Odkrywanie mechanizmów odpowiedzialnych za nieprawidłowe działanie komórek macierzystych
Komórki macierzyste są podstawowymi komórkami organizmu. Tworzą one krew, mózg, kości i narządy, a dzięki zdolności do naprawy i regeneracji komórek mają potencjał do leczenia wielu chorób. Jednak komórki macierzyste mogą działać nieprawidłowo. Na przykład w skrajnie starym wieku, w którym działanie komórek macierzystych ulega gwałtownemu pogorszeniu. „Praca prowadzone na różnych gatunkach pozwoliły zidentyfikować wspólne cechy starzenia się, które ostatecznie doprowadzają do wyczerpania komórek macierzystych, a w konsekwencji do pogorszenia regeneracji tkanek”, wyjaśnia Pura Muñoz-Cánoves(odnośnik otworzy się w nowym oknie), starsza profesor badawcza na Uniwersytecie Pompeu Fabra(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i ICREA(odnośnik otworzy się w nowym oknie) oraz koordynatorka projektu STEM-AGING. W ramach finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie) projektu STEM-AGING naukowcy próbowali dowiedzieć się więcej na temat tego, w jaki sposób komórki macierzyste utrzymują swoją sprawność w okresie dorosłości. „Przez większość swojego życia komórki satelitarne znajdują się w stanie uśpienia(odnośnik otworzy się w nowym oknie), aktywując się jedynie w celu wytworzenia nowych włókien mięśniowych po urazie mięśnia”, mówi Muñoz-Cánoves. „Mechanizmy odpowiedzialne za utrzymanie tych długo żyjących komórek macierzystych w stanie uśpienia były w zasadzie nieznane”, dodaje.
Opracowanie serii prób
W ramach projektu STEM-AGING zespół opracował serię prób na myszach. Pierwszym celem było zrozumienie utrzymania komórek macierzystych w stanie uśpienia oraz wpływu starzenia się na autofagię: sposób organizmu na ponowne wykorzystanie starych, uszkodzonych komórek. Naukowcy dowiedzieli się również, w jaki sposób gromadzenie odpadów proteotoksycznych – powstałych w wyniku niewłaściwego składania białek – może wpływać na jakość regeneracyjną komórek macierzystych.
Przywrócenie zdolności regeneracji mięśni
Zespół odkrył, że w zaawansowanym wieku starczym komórki satelitarne(odnośnik otworzy się w nowym oknie) tracą stan uśpienia, a niektóre z nich przyjmują nieodwracalny stan starzenia się. Tracą one zdolność do autofagii, mają zachwianą równowagę dynamiki mitochondrialnej(odnośnik otworzy się w nowym oknie) – co wiąże się z zasadniczą utratą mechanizmów wewnętrznych komórki umożliwiających oczyszczanie ich z uszkodzonych części. Wyniki te doprowadziły do pewnych cennych odkryć terapeutycznych. „Nasz zespół wykazał, że działanie geriatrycznych komórek macierzystych i regenerację mięśni można przywrócić poprzez ożywienie autofagii i przywrócenie dynamiki mitochondriów”, zauważa Muñoz-Cánoves. Naukowcy zidentyfikowali również podzbiór komórek macierzystych, które mają wyższy potencjał regeneracyjny niż inne, i doszli do tego, jak utrzymać ich działanie w bardzo podeszłym wieku. „Wszystkie te odkrycia mają implikacje wykraczające poza badania nad mięśniami, sięgające po medycynę regeneracyjną w starzeniu się”, wyjaśnia.
Pierwszy atlas komórek macierzystych
Jednym z ważniejszych przełomów w pracy było stworzenie pierwszego transkryptomicznego atlasu starzejących się komórek in vivo. Pracę tę opublikowano w czołowym czasopiśmie naukowym(odnośnik otworzy się w nowym oknie) „Nature”, a także opisano w dziale „News and Views” numeru. Naukowcy planują kontynuować badania komórek macierzystych, aby znaleźć nowe sposoby na odwrócenie szkodliwych zmian wewnątrz starzejących się komórek macierzystych. „Cieszę się, że udało nam się znaleźć nowe wewnętrzne przyczyny starzenia się komórek macierzystych mięśni, które upośledzają regenerację mięśni i wpływają na metabolizm, a także nowe mechanizmy naprawy mięśni niezależne od komórek macierzystych”, mówi Muñoz-Cánoves.
