Lão hóa ngược. Đã tìm ra cách để trẻ hóa triệt để

Các nhà khoa học từ Mỹ và Tây Ban Nha đã lập trình lại tế bào chuột và đảo ngược quá trình lão hóa. Các mô của thận và da được trẻ hóa ở động vật và không có bất kỳ tác dụng phụ nào. Các nhà nghiên cứu tin tưởng theo thời gian, kỹ thuật này sẽ giúp ích cho mọi người.

Cocktail Yamanaki

Bất kỳ sinh vật đa bào nào cũng bắt đầu với một trứng được thụ tinh. Trong các chu kỳ phân chia đầu tiên, các tế bào vạn năng phát sinh từ đó, sau đó cá biệt hóa. Đầu tiên, các tế bào gốc đa năng được hình thành, và sau đó các tế bào sinh dưỡng đơn năng khác nhau chịu trách nhiệm cho một số chức năng được tạo ra. Các cơ quan nội tạng, mạch máu, da và các mô khác đã được hình thành từ chúng.

Nói chung, sự biệt hóa kết thúc ở giai đoạn trước khi sinh, nhưng một số tế bào gốc chưa trưởng thành nhất định vẫn tồn tại suốt đời. Chúng được tạo ra trong các mô tủy xương và trong những điều kiện nhất định, có thể biến thành tế bào của các cơ quan và mô khác nhau. Đây là một loại bộ dụng cụ sửa chữa trong trường hợp hư hỏng và thương tích. Cơ thể càng lớn tuổi, tế bào gốc trong tủy xương có khả năng tái tạo càng ít. Sự chậm lại trong sản sinh ra chúng là hậu quả của quá trình lão hóa thể chất.

Ở thực vật và một số động vật dạng thấp, có một quá trình ngược lại - quá trình phân hóa, khi một tế bào trưởng thành một phần hoặc toàn bộ trở lại trạng thái trước đó của nó. Thông thường điều này xảy ra trong quá trình tái sinh.

Các nhà khoa học từ lâu đã mơ ước khởi động một quá trình trẻ hóa tế bào tương tự ở người, nhưng trước hết là ở động vật thí nghiệm. Điều này lần đầu tiên được thực hiện bởi các nhà khoa học Shinya Yamanaka và Kazutoshi Takahashi của Nhật Bản vào năm 2006. Sử dụng 4 loại protein mà sau này được gọi là "cocktail Yamanaka" - Oct4, c-Myc, Sox2 và Klf4 - họ đã đưa các tế bào soma biệt hóa, nguyên bào sợi da chuột, về trạng thái đa năng. Do công trình này, vào năm 2012, Shinya Yamanaka đã nhận được giải Nobel Sinh học và Y học.

Tế bào đa năng được cảm ứng (tế bào đảo ngược nhờ loại cocktail Yamanaka) rất có triển vọng trong lĩnh vực y học tái sinh. Khi sinh sản, chúng có thể làm phát sinh bất kỳ loại tế bào nào. So với tế bào phôi gốc, được lấy từ máu cuống rốn và được sử dụng để điều trị ung thư, tiểu đường type 1, bại não và hàng chục bệnh nghiêm trọng khác, iPS có một lợi thế quan trọng - tính cá biệt. Nếu một ngày nào đó các nhà sinh học học tìm ra cách kiểm soát sự biệt hóa của chúng, thì sẽ có thể phát triển không chỉ các mô mới mà còn cả toàn bộ các cơ quan. Và giải quyết vấn đề thải ghép.

Năm 2014, Yamanaka và Takahashi đã cấy ghép biểu mô sắc tố võng mạc thu được từ tế bào iPS của bệnh nhân.

Trở lại tuổi trẻ

Về mặt lý thuyết, có thể lấy bất kỳ tế bào nào từ người lớn hoặc thậm chí là người già và lập trình lại nó để trẻ hóa triệt để. Điều này được hỗ trợ bởi các nghiên cứu về telomere - phần cuối của nhiễm sắc thể, chiều dài của nó như một chỉ số về tiềm năng sức khỏe và tuổi thọ.

Sau khi tái lập trình, chiều dài của các telomere được phục hồi đến mức phôi thai, và sau đó, khi các iPS được biệt hóa, trở lại thành các tế bào soma - các nhà khoa học đã quan sát thấy sự ngắn lại tự nhiên bình thường của chúng.

Vào năm 2020, các nhà nghiên cứu từ Đại học Stanford trong các thí nghiệm trên chuột đã chứng minh rằng các tế bào của người già tiếp xúc với các yếu tố Yamanaka có thể trẻ hóa đểến mức không thể phân biệt được chúng với các tế bào trẻ hơn.

Tuy nhiên, các nhà khoa học đã tìm thấy một số tác dụng phụ: các tế bào được lập trình lại dễ dàng phát triển thành các khối u kiểu u quái, và do sự bất đồng trong tốc độ phát triển của các tế bào già và trẻ hóa xung quanh chúng, việc tiêm iPS thường dẫn đến phản ứng tự miễn dịch.

Các chuyên gia từ Mỹ và Tây Ban Nha, dẫn đầu bởi giáo sư Juan Carlos Ispisua Belmonte của Viện Salk, đã quyết định kiểm tra xem liệu nguy cơ phản ứng phụ tiêu cực có phụ thuộc vào thời gian tái lập trình và liều lượng đủ để trẻ hóa hiệu quả hay không. Kết quả của nghiên cứu gần đây đã được công bố trên tạp chí Nature Aging.

Các nhà khoa học đã tạo ra những con chuột biến đổi gen có vị trí điều chỉnh trong DNA của chúng để kích hoạt sự biểu hiện của các yếu tố Yamanaka với sự hiện diện của kháng sinh doxycycline. Một số con chuột được tiêm doxycycline từ tháng thứ 12 đến tháng thứ 22, những con khác từ tháng thứ 15 đến tháng thứ 22 và những con thứ ba - chỉ 1 tháng, khi chúng đã hơn 2 tuổi. Nếu so sánh với con người, thì đây lần lượt là từ 35 đến 70, từ 50 đến 70 và sau 80 tuổi.

Các nhà nghiên cứu đã phân tích tốc độ lão hóa ở các động vật thí nghiệm và nhận thấy rằng vào cuối cuộc thí nghiệm, chuột từ hai nhóm đầu tiên giống với động vật non ở nhiều thông số biểu sinh. Đặc biệt là sự trẻ hóa rõ rệt thể hiện ở các tế bào da và gan. Ở những động vật già hơn từ nhóm thứ ba, những thay đổi như vậy không được ghi nhận.

Theo các tác giả, tất cả những điều này cho thấy rằng việc lập trình lại tế bào không chỉ ngăn chặn quá trình lão hóa, mà còn đảo ngược nó, mà chỉ khi ảnh hưởng lâu dài của iPS. Các nhà nghiên cứu cũng chứng minh tính an toàn của phương pháp mới: trong số các động vật tham gia thí nghiệm, không ghi nhận một trường hợp nào bị ung thư, thay đổi tế bào máu hay rối loạn thần kinh.

Các nhà khoa học dự định tiếp tục nghiên cứu để sử dụng phương pháp mà họ đã tạo ra để cải thiện chức năng của các cơ quan riêng lẻ, chẳng hạn như tim hoặc não.