Учёные из Университета Джонса Хопкинса совершили прорыв в понимании процессов старения кожи, обнаружив три различных подтипа стареющих (сенесцентных) клеток, часто называемых «зомби-клетками». Исследование, опубликованное 25 апреля в Science Advances, показало, что эти клетки имеют разные формы, биомаркеры и функции, что открывает новые возможности для целенаправленной борьбы с вредными клетками при сохранении полезных.
Команда учёных под руководством Джуда Филлипа, биомедицинского инженера из Университета Джонса Хопкинса, использовала машинное обучение и передовые технологии визуализации для анализа образцов кожи, полученных от 50 здоровых доноров в возрасте от 20 до 90 лет. Данное исследование проводилось в рамках Балтиморского лонгитюдного исследования старения, финансируемого Национальными институтами здравоохранения США и являющегося самым длительным продолжающимся исследованием процессов старения в Соединенных Штатах.
Методология исследования включала извлечение фибробластов из образцов кожи и их искусственное старение путем повреждения ДНК. Учёные использовали специальные красители для фиксации форм клеток и окрашивали элементы, указывающие на сенесценцию. Алгоритмы анализировали 87 физических характеристик каждой клетки, что позволило выявить значительные различия между подтипами.
Результаты показали, что фибробласты могут принимать 11 различных форм и размеров. Однако особый интерес представляют три подтипа — C7, C10 и C11, характерные именно для сенесцентных клеток кожи. Примечательно, что только подтип C10 чаще встречался у пожилых доноров, что указывает на его возможную роль в процессах старения.
Исследователи также обнаружили, что каждый подтип по-разному реагирует на сенолитические препараты — лекарства, разработанные для уничтожения зомби-клеток. Комбинация дазатиниба и кверцетина, в настоящее время проходящая клинические испытания, наиболее эффективно уничтожала сенесцентные фибробласты подтипа C7, но оказалась менее действенной против ассоциированных с возрастом фибробластов подтипа C10.
Эти открытия имеют важные последствия для лечения возрастных заболеваний. Вредные зомби-клетки способствуют развитию деменции, сердечно-сосудистых заболеваний и диабета. Кроме того, полученные результаты могут улучшить методы лечения рака. Некоторые терапии вызывают сенесценцию в раковых клетках, чтобы остановить рост опухоли, но химиотерапия может также вызывать сенесценцию как побочный эффект. Сенотерапия могла бы целенаправленно воздействовать на вредные сенесцентные клетки после химиотерапии.
В будущем исследователи планируют изучить подтипы сенесцентных клеток в образцах тканей за пределами лаборатории и исследовать их связь с заболеваниями кожи и возрастными состояниями. Конечная цель — предсказать, какие препараты могут работать для воздействия на сенесцентные клетки, вызывающие заболевания, и предоставить клиническую информацию, которая поможет в диагностике и улучшении результатов лечения.
Понимание различий между подтипами зомби-клеток открывает путь к разработке более точных и эффективных методов лечения, направленных на замедление процессов старения и предотвращение связанных с возрастом заболеваний, сохраняя при этом полезные функции некоторых сенесцентных клеток.
Изображение носит иллюстративный характер
Команда учёных под руководством Джуда Филлипа, биомедицинского инженера из Университета Джонса Хопкинса, использовала машинное обучение и передовые технологии визуализации для анализа образцов кожи, полученных от 50 здоровых доноров в возрасте от 20 до 90 лет. Данное исследование проводилось в рамках Балтиморского лонгитюдного исследования старения, финансируемого Национальными институтами здравоохранения США и являющегося самым длительным продолжающимся исследованием процессов старения в Соединенных Штатах.
Методология исследования включала извлечение фибробластов из образцов кожи и их искусственное старение путем повреждения ДНК. Учёные использовали специальные красители для фиксации форм клеток и окрашивали элементы, указывающие на сенесценцию. Алгоритмы анализировали 87 физических характеристик каждой клетки, что позволило выявить значительные различия между подтипами.
Результаты показали, что фибробласты могут принимать 11 различных форм и размеров. Однако особый интерес представляют три подтипа — C7, C10 и C11, характерные именно для сенесцентных клеток кожи. Примечательно, что только подтип C10 чаще встречался у пожилых доноров, что указывает на его возможную роль в процессах старения.
Исследователи также обнаружили, что каждый подтип по-разному реагирует на сенолитические препараты — лекарства, разработанные для уничтожения зомби-клеток. Комбинация дазатиниба и кверцетина, в настоящее время проходящая клинические испытания, наиболее эффективно уничтожала сенесцентные фибробласты подтипа C7, но оказалась менее действенной против ассоциированных с возрастом фибробластов подтипа C10.
Эти открытия имеют важные последствия для лечения возрастных заболеваний. Вредные зомби-клетки способствуют развитию деменции, сердечно-сосудистых заболеваний и диабета. Кроме того, полученные результаты могут улучшить методы лечения рака. Некоторые терапии вызывают сенесценцию в раковых клетках, чтобы остановить рост опухоли, но химиотерапия может также вызывать сенесценцию как побочный эффект. Сенотерапия могла бы целенаправленно воздействовать на вредные сенесцентные клетки после химиотерапии.
В будущем исследователи планируют изучить подтипы сенесцентных клеток в образцах тканей за пределами лаборатории и исследовать их связь с заболеваниями кожи и возрастными состояниями. Конечная цель — предсказать, какие препараты могут работать для воздействия на сенесцентные клетки, вызывающие заболевания, и предоставить клиническую информацию, которая поможет в диагностике и улучшении результатов лечения.
Понимание различий между подтипами зомби-клеток открывает путь к разработке более точных и эффективных методов лечения, направленных на замедление процессов старения и предотвращение связанных с возрастом заболеваний, сохраняя при этом полезные функции некоторых сенесцентных клеток.
