Para saintis Sepanyol telah mendapati bahawa apabila tikus direkayasa secara genetik, panjang telomer di sel mereka meningkat. Ini memungkinkan mereka untuk melanjutkan hidup mereka, namun, perlu melakukan beberapa muslihat agar raksasa nyata tidak muncul di cahaya putih. "Lenta.ru" bercakap mengenai kaedah berisiko untuk meremajakan sel-sel yang berumur.
Telomer adalah hujung kromosom, yang terbentuk dengan mengulangi bahagian DNA, yang terdiri daripada enam nukleotida (TTAGGG). Walaupun tidak berguna, mereka menjalankan fungsi yang sangat penting. Faktanya ialah apabila sel-sel membahagi, kromosom mula disalin, tetapi proses ini tidak berlalu tanpa jejak untuknya. Pada kromosom baru, hujungnya sedikit lebih pendek daripada pada bahagian ibu bapa. Telomeres berperanan sebagai penutup pelindung kerana tidak membawa maklumat genetik yang penting.
Walau bagaimanapun, dengan setiap generasi sel, telomer diperpendek semakin banyak, sehingga masa kritikal, yang disebut had Hayflick, berlaku. Sel, setelah mencapai sempadan ini, tidak lagi berpecah dan mati.
Sebilangan sel (batang, jantina dan beberapa yang lain) dapat meningkatkan panjang telomer mereka. Ini disebabkan oleh enzim yang disebut endogenous telomerase. Ia menambah serpihan TTAGGG yang sama ke hujung kromosom, dan jika anda meningkatkan jumlahnya dalam sel, maka ia dapat membahagi tanpa had, mengatasi had Hayflick.
Sel stem dalam tubuh orang dewasa juga bertambah tua, kerana tidak banyak telomerase yang dihasilkan di dalamnya. Namun, sudah cukup untuk hidup organisma selama bertahun-tahun, menyembuhkan luka mereka berulang-ulang.
Apabila tisu biologi rosak, proses penjanaan semula dimulakan. Sel stem terbahagi menjadi sel somatik (badan) yang normal. "Keturunan" semacam itu tidak hanya kehilangan kekuatan, iaitu kemampuan untuk mengubah (membezakan), tetapi juga kehilangan kemampuan untuk mensintesis telomerase. Oleh itu, tubuh hanya membenarkan kumpulan sel tertentu untuk membelah selama-lamanya, kerana jika tidak, risiko tumor barah akan meningkat berlipat kali ganda.
Sel stem embrio
Video promosi:
Foto: Nissim Benvenisty / Wikimedia
Apa yang mengubah sel stem menjadi sel normal? Walaupun gen yang sama dijumpai di semua sel tubuh, sebahagian daripada mereka dapat dimatikan dalam jenis tisu tertentu. Contohnya, dalam tisu saraf otak, melalui mana impuls elektrik berlalu, satu set gen berfungsi, dan di pulau Langerhans, yang berada di pankreas dan menghasilkan insulin, satu lagi. Sistem tahap tinggi yang terdiri daripada faktor epigenetik - molekul yang melekat pada DNA dan mengatur fungsinya - menghidupkan dan mematikan gen. Keseluruhan kumpulan faktor yang melekat pada heliks berganda membentuk epigenome, dan, secara semula jadi, ia berbeza pada setiap jenis tisu.
Kesimpulan logik berikut ini: untuk mengubah sel menjadi sel stem, anda perlu mengubahnya dengan epigenome, dengan kata lain, memprogramkannya semula. Ini dapat dicapai dengan memperkenalkan empat sebatian khusus yang disebut faktor Yamanaka (OSKM - Okt4, Klf4, Sox2 dan c-Myc). Mereka juga terlibat dalam regulasi epigenetik, menjaga kemampuan sel untuk membezakan. Mereka pertama kali digunakan pada tahun 2006 oleh penyelidik Jepun Shinya Yamanaka, yang mampu mengubah fibroblas menjadi sel induk (sel iPS). Untuk ini, pada tahun 2012, saintis dianugerahkan Hadiah Nobel.
Yamanaka sebenarnya meremajakan sel-sel individu dengan memprogramkan semula sel-sel tersebut pada tahap epigenetik dan memulakan proses dedifferentiasi. Persoalannya timbul: adakah mungkin melakukan hal yang sama dengan keseluruhan organisma, sekurang-kurangnya dengan tikus? Masalahnya adalah dengan melakukan ini kita melanggar perjanjian "seharusnya tidak ada banyak sel induk", kerana, seperti yang telah disebutkan, risiko kanker meningkat. Selain itu, tidak masuk akal untuk mengubah organ dan tisu menjadi gumpalan sel iPS yang homogen - tubuh akan mati. Kesukaran lain terletak pada kenyataan bahawa sel induk yang diinduksi dapat berkembang secara spontan menjadi teratoma (dari τέρατος Yunani kuno - "monster") - tumor dalam bentuk organ yang kurang berkembang, seperti gigi, mata atau bahkan otak.
Namun, ternyata sangat mungkin untuk mengelakkan tumor. Oleh itu, anda tidak boleh mengubah sel somatik menjadi sel stem, sehingga kehilangan fungsi mereka, tetapi hanya mengaktifkan faktor Yamanaka sebentar untuk sedikit menyegarkan tisu. Untuk melakukan ini, saintis telah mencipta tikus transgenik, memasukkan kaset dengan sekumpulan gen berturut-turut yang mengekod OSKM ke dalam DNA mereka. Kaset, yang disebut kaset polikistronik (cistron sama dengan gen), dihidupkan dengan adanya doxycycline antibiotik semi-sintetik. Oleh itu, faktor Yamanaka dihasilkan. Tanpa antibiotik, pengaturcaraan semula akan berhenti.
Telomerase (titik hijau) di pankreas tikus GM
Foto: Maria A. Blasco / CNIO
Penyelidik Sepanyol, yang mengkaji perubahan telomer pada tikus yang diprogramkan semula, memutuskan untuk tidak menyulitkan tugas itu. Untuk tujuan mereka, cukup untuk mengaktifkan kaset polikistronik dan mengesan apa yang berlaku pada hujung kromosom. Kehadiran teratoma dan displasia pada tisu haiwan menunjukkan bahawa pemrograman semula berjaya.
Para saintis mendapati bahawa apabila sel somatik berubah menjadi telomer batang, ia memanjang. Ini adalah logik, memandangkan sel-sel iPS dapat membahagi selama-lamanya. Lebih-lebih lagi, para penyelidik telah menentukan bahawa telomerase memainkan peranan penting dalam hal ini.
Hingga kini, ahli genetik tidak mempunyai bukti bahawa kemungkinan menyebabkan telomerase endogen pada organisma dewasa menggunakan faktor epigenetik. Tetapi inilah yang sebenarnya berlaku. Faktor Yamanaka nampaknya mengalihkan lata gen, akhirnya mengaktifkan enzim pemanjangan telomere.
Sel barah HeLa
Foto: Domain Awam / Wikimedia
Proses serupa tidak hanya merangkumi pengaturcaraan semula sel-sel somatik, tetapi juga keganasannya. Sel barah mempunyai banyak persamaan dengan sel stem. Dia boleh berkongsi selama-lamanya. Contoh yang paling terkenal ialah sel HeLa "abadi". Mereka diasingkan pada tahun 1951 dari tumor serviks pesakit Henrietta Lacks, yang meninggal pada tahun yang sama, dan masih digunakan dalam banyak eksperimen.
Sel-sel kanser pada dasarnya juga diprogramkan semula sel-sel somatik. Menurut saintis, perubahan serupa berlaku dengan telomer di dalamnya. Oleh itu, kajian dengan sel iPS akan mendedahkan perincian proses molekul yang berlaku semasa pembentukan tumor.
Alexander Enikeev
