На какие процессы влияет старение кроветворных стволовых клеток? Почему способность клеток обновляться не препятствует старению? Какие направления прикладных исследований в этой области являются приоритетными? Об этом рассказывает профессор Европейского института проблем биологии старения Джеральд де Хаан.

Кроветворные стволовые клетки, как и все стволовые клетки, определяются способностью к обновлению. Но самообновление несовместимо со старением: если клетка обновляется, это значит, что она не стареет. Но мы знаем, что функционирование стволовых клеток все же ухудшается в процессе старения. Это начали осознавать в 1980-е годы, когда впервые был проведен эксперимент, в ходе которого мыши сначала пересаживались стволовые клетки, затем ее стволовые клетки пересаживали уже другой мыши, потом следующей мыши и так далее. Эксперимент по серийной трансплантации стволовых клеток стал историческим событием. Он показал, что со временем эти клетки работают все хуже и хуже. Очень сложно изучать старение на примере людей: нельзя (в особенности были сложности во время первых опытов в 80-е) очистить стволовые клетки человека, пересадить их и наблюдать in vivo (в живом организме), поскольку эксперименты на людях, разумеется, запрещены. Большинство исторически важных экспериментов делались на мышах, и эти эксперименты показали, что стволовые клетки стареют. Изначально они были просто описательными. Были описаны примеры множества мутировавших мышей, в чьих фенотипах присутствовали состарившиеся стволовые клетки, например мышей с нехваткой фермента теломераза. Такие мыши не могли поддерживать длину теломер и демонстрировали сильный фенотип стареющих стволовых клеток. Любые мутации, которые влияют на цельность генома, оказывают влияние на старение стволовых клеток.

Рекомендуем по этой теме:
11137
Кроветворные стволовые клетки
Что касается прикладных исследований, важным аспектом являются инструменты для получения чистых культур стволовых клеток. Также важно удостовериться, что эти клетки можно каким-либо образом заставить обновляться. И если их способность к самообновлению изменяется, ухудшается из-за старения, то можно представить (хотя это кажется сложной и захватывающей задачей), что те клетки, которые утратили активность, можно принудить к новой активности, «омолодить» их. Есть много исследований, в которых делаются попытки сделать из старых стволовых клеток молодые. Это очень сложно, и пока это все находится на стадии эксперимента. Но в зависимости от ответа на вопрос, почему стареют стволовые клетки, каков механизм старения, можно представить, что некоторые из этих фенотипов старения обратимы и их можно изменить. Очень сложно сказать, как это в конечном счете может быть доступно людям, будет ли возможность трансплантации костного мозга для производства кровяных клеток у пожилых людей. Но я думаю, что в будущем развитие биологии стволовых клеток в целом позволит решать такие задачи: будет возможно восстанавливать ткани, которые были потеряны вследствие процессов старения, в конце концов, и у человека.

Мы предполагаем, что есть две гипотезы о том, почему стареют стволовые клетки. В соответствии с первой это происходит из-за накапливания повреждений ДНК: каждый раз деление клетки умножает ошибки ДНК. Таким образом, если стволовая клетка делится очень часто, это, скорее всего, означает, что в ней накопилось много ошибок ДНК. Это подтверждается тем, что есть мыши с недостатком ферментов для репарации ДНК, и они, как правило, обладают фенотипом старения. Примером этого является уменьшение теломеров, концов хромосом, которые уменьшаются с каждой репликацией. Мыши, у которых есть сложности с тем, чтобы сохранять теломеры, также обладают сильным фенотипом старения стволовых клеток. Но есть также другие механизмы, которые потенциально могли бы играть роль в этом процессе. Есть вероятность, что эпигенетические модификации гистонов, которые очень строго контролируются, когда клетка еще молодая, каким-то образом меняются в период деления клетки. В частности, после многих делений получится много таких эпигенетических отметок, которые постепенно меняются, и в результате стволовые клетки каким-то образом теряют свои особенности.