Активация эмбриональных генов в стареющих стволовых клетках — новый курс старения стволовых клеток и тканейСамым большим сюрпризом текущего исследования является то, что повторная активация Hoxa9 после мышечной травмы в пожилом возрасте ухудшает функциональность мышечных стволовых клеток, а не улучшает ее. Доктор Стефан Тумпель, соавтор-корреспондент и постдок в FLI, объясняет: «Первоначально пути развития, индуцированные Hoxa9, отвечают за правильное развитие осей тела — например, во время развития пальцев руки». Доктор Джулия фон Мальцан возглавляет исследовательскую группу по мышечным стволовым клеткам в FLI.
Она добавляет: «Снижение функциональности стволовых клеток приводит к неизбежному снижению регенеративной способности всей скелетной мышцы. С возрастом это может ослабить мышечную силу после травмы». Процессы старения стволовых клеток и тканей еще предстоит полностью понять. Уже было установлено, что сигналы, контролирующие развитие эмбриона, активируются в стареющих стволовых клетках.
Однако гены-регуляторы, контролирующие эти сигналы, еще не были проанализированы при старении. «С эволюционной точки зрения, Hox-гены очень старые. Они регулируют развитие органов почти во всем животном царстве — от мух до людей.
Это огромный сюрприз, что ошибочная реактивация этих генов приводит к старению стволовых клеток. Это открытие существенно повлияет на наше понимание процессов старения », — ожидает профессор К. Ленхард Рудольф, научный директор FLI.
Измененная эпигенетическая реакция на стрессАктивация генов развития эмбриона должна быть очень точно рассчитана по времени, чтобы гарантировать безупречное формирование тканей и развитие органов. Этот хрупкий процесс регулируется изменениями эпигенома, то есть химическими модификациями ДНК. В сотрудничестве с доктором Кристианом Феллером и профессором доктором Руэди Эберсольдом из ETH Zurich был применен новый методологический подход для выявления эпигенетических изменений, которые происходят в мышечных стволовых клетках после травмы, как предполагаемых причин реактивации Hox-генов. в старости.
Саймон Шворер — аспирант FLI и первый автор статьи. Он описывает, как: «Удивительно, но старые мышечные стволовые клетки не показали ошибочной активации эпигенома в состоянии покоя — стадии покоя неповрежденной мышцы. Только в ответ на мышечное повреждение стволовые клетки демонстрируют аномальный эпигенетический стресс. ответ, который приводит к открытию ДНК и, таким образом, к активации путей развития ». Вместе с учеными из Йены и Цюриха работали сотрудники из Ульма, Гейдельберга, Лос-Анджелеса и Рочестера; все они внесли значительный вклад в потрясающие результаты.
Перспективы на будущее: регенеративная медицинаВ сотрудничестве с Университетской больницей Йены (UKJ) профессор К. Ленхард Рудольф планирует исследовать, «… является ли аналогичная реактивация эмбриональных генов причиной потери мышечной массы у стареющих людей». Исследование Nature уже доказывает, что медицинские соединения, ограничивающие изменения в эпигеноме, могут улучшить регенеративную способность мышц у старых мышей. Пока что этот подход слишком неспецифичен и влияет на модификацию генов в нескольких клетках и тканях.
По этой причине совместное исследование с «Jena Center for Soft Matters» (д-р Аня Трагер) направлено на изучение возможности индуцируемого наночастицами целенаправленного ингибирования Hox-генов в мышечных стволовых клетках, и если да , будет ли этого достаточно для улучшения регенерации и поддержания мышц.