Stanford Üniversitesi Tıp Fakültesi’ndeki bilim insanlarına göre, yeni bir prosedür, yaşlanma ve hastalıklarla bağlantılı olan kromozomların uçlarındaki koruyucu kapaklar olan insan telomerlerinin uzunluğunu hızlı ve etkili bir şekilde artırabilir .

Tedavi edilen hücreler, tedavi edilmeyen hücrelere göre çok daha gençmiş gibi davranıyor, durgunlaşmak veya ölmek yerine laboratuvar kabında serbestçe çoğalıyorlar.

Bilim insanları, değiştirilmiş bir RNA türünün kullanımını içeren prosedürün araştırmacıların çalışma veya ilaç geliştirme için çok sayıda hücre üretme yeteneğini geliştireceğini söylüyor. Prosedürle telomerleri uzatılan deri hücreleri, tedavi edilmeyen hücrelere göre 40 kata kadar daha fazla bölünebildi. Araştırma, kısaltılmış telomerlerin neden olduğu hastalıkları tedavi etmenin yeni yollarına işaret ediyor olabilir.

Telomerler, kromozom adı verilen DNA ipliklerinin uçlarındaki koruyucu kapaklardır ve genomlarımızı barındırırlar. Genç insanlarda telomerler yaklaşık 8.000-10.000 nükleotid uzunluğundadır. Ancak her hücre bölünmesiyle kısalır ve kritik bir uzunluğa ulaştıklarında hücre bölünmeyi durdurur veya ölür. Bu iç “saat”, çoğu hücrenin laboratuvarda birkaç hücre ikilemesinden daha uzun süre büyümesini sağlamayı zorlaştırır.

‘İç saatin geri çevrilmesi’

“Şimdi insan telomerlerini 1.000 nükleotide kadar uzatmanın bir yolunu bulduk, bu hücrelerdeki iç saati insan ömrünün birçok yılına eşdeğer bir süre kadar geriye döndürüyoruz,” diyor Stanford Üniversitesi’nde mikrobiyoloji ve immünoloji profesörü ve üniversitenin Baxter Kök Hücre Biyolojisi Laboratuvarı müdürü olan Dr. Helen Blau . “Bu, ilaç testi veya hastalık modelleme gibi çalışmalar için mevcut hücre sayısını büyük ölçüde artırıyor.”

Araştırmayı anlatan bir makale bugün FASEB Journal’da yayımlandı . Donald E. ve Delia B. Baxter Profesörlüğü’nü de elinde bulunduran Blau kıdemli yazardır. Stanford’dan doktora sonrası araştırmacı John Ramunas , PhD, Houston Methodist Araştırma Enstitüsü’nden Eduard Yakubov, PhD ile baş yazarlığı paylaşıyor.

Araştırmacılar telomerleri uzatmak için modifiye edilmiş haberci RNA kullandılar. RNA, DNA’daki genlerden hücrenin protein üretim fabrikalarına talimatlar taşır. Bu deneyde kullanılan RNA, telomeraz adı verilen doğal olarak oluşan bir enzimin aktif bileşeni olan TERT için kodlama dizisini içeriyordu. Telomeraz, sperm ve yumurta hücrelerini oluşturanlar da dahil olmak üzere kök hücreler tarafından ifade edilir ve bu hücrelerin telomerlerinin bir sonraki nesil için en iyi durumda kalmasını sağlar. Ancak diğer hücre tiplerinin çoğu çok düşük seviyelerde telomeraz ifade eder.

Geçici etki bir avantajdır

Yeni geliştirilen tekniğin diğer potansiyel yöntemlere göre önemli bir avantajı var: Geçici. Değiştirilmiş RNA, hücrenin tedaviye karşı bağışıklık tepkisini azaltmak ve TERT kodlayan mesajın değiştirilmemiş bir mesajdan biraz daha uzun süre etrafta kalmasını sağlamak için tasarlanmıştır. Ancak dağılır ve yaklaşık 48 saat içinde kaybolur. Bu süreden sonra, yeni uzayan telomerler her hücre bölünmesiyle birlikte tekrar kademeli olarak kısalmaya başlar.

Geçici etki, yavaşça durmak üzere olan bir araba filosunda gaz pedalına basmaya benzer. Fazladan enerji dalgasına sahip olan araba, akranlarından daha uzağa gidecektir, ancak ileri momentumu tükendiğinde yine de sonunda duracaktır. Biyolojik düzeyde, bu, tedavi edilen hücrelerin sonsuza kadar bölünmeyeceği anlamına gelir, bu da kanser riski nedeniyle insanlarda potansiyel bir tedavi olarak kullanılmalarını çok tehlikeli hale getirir.

Bu yeni yaklaşım yaşlanmaya bağlı hastalıkların önlenmesi veya tedavisinin önünü açıyor.

Araştırmacılar, modifiye edilmiş RNA’nın birkaç günlük bir süre içinde sadece üç kez uygulanmasının, kültürlenmiş insan kas ve deri hücrelerindeki telomerlerin uzunluğunu önemli ölçüde artırabileceğini buldu. 1.000 nükleotidlik bir ekleme, telomerlerin uzunluğunda %10’dan fazla bir artışı temsil eder. Bu hücreler, kültür kabında, işlenmemiş hücrelere göre çok daha fazla bölündü: deri hücreleri için yaklaşık 28 kez ve kas hücreleri için yaklaşık üç kez daha fazla.

Ramunas, “Değiştirilmiş TERT mRNA’sının işe yaraması bizi şaşırttı ve memnun etti, çünkü TERT oldukça düzenlidir ve telomerazın başka bir bileşenine bağlanmak zorundadır,” dedi. “TERT’yi mRNA kodlayarak iletmek için yapılan önceki girişimler, telomeraza karşı zararlı olabilecek bir bağışıklık tepkisine neden oldu. Buna karşılık, bizim tekniğimiz immünojenik değildir. Telomerleri uzatmanın mevcut geçici yöntemleri yavaş etki ederken, bizim yöntemimiz on yıldan uzun süren normal yaşlanmayla oluşan telomer kısalmasını tersine çevirmek için sadece birkaç gün içinde etki eder. Bu, yöntemimizi kullanan bir tedavinin kısa ve seyrek olabileceğini düşündürmektedir.”

Terapinin potansiyel kullanımları

Blau, “Bu yeni yaklaşım, yaşlanma hastalıklarını önleme veya tedavi etme yolunda yol açıyor” dedi. “Ayrıca, telomer kısalmasıyla ilişkili, böylesi potansiyel bir tedaviden faydalanabilecek oldukça yıpratıcı genetik hastalıklar da var.”

Blau ve meslektaşları, laboratuvarında daha önce yapılan bir çalışmada Duchenne kas distrofisi olan erkek çocuklarının kas kök hücrelerinin, hastalığı olmayan erkek çocuklarınınkinden çok daha kısa telomerlere sahip olduğu gösterildiğinde telomerlerle ilgilenmeye başladılar. Bu bulgu, hücrelerin yeni kas yapımında nasıl işlev gördüğünü veya işlev görmediğini anlamak için çıkarımlarda bulunmakla kalmayıp, aynı zamanda laboratuvarda çalışma için etkilenen hücreleri büyütmenin sınırlı yeteneğini açıklamaya da yardımcı oluyor.

Araştırmacılar şimdi yeni tekniklerini diğer hücre tiplerinde test ediyorlar.

“Bu çalışma, hücre terapilerini iyileştirmek ve muhtemelen insanlarda hızlandırılmış yaşlanma bozukluklarını tedavi etmek için telomer uzamasının geliştirilmesine yönelik ilk adımdır,” diyor John Cooke , MD, PhD. Çalışmanın ortak yazarlarından biri olan Cooke, daha önce Stanford’da kardiyovasküler tıp profesörüydü. Şu anda Houston Methodist Araştırma Enstitüsü’nde kardiyovasküler bilimler başkanıdır.

Stanford Kök Hücre Biyolojisi ve Rejeneratif Tıp Enstitüsü üyesi olan Blau, “Hücre tipleri arasındaki farklılıkları daha iyi anlamak ve bu yaklaşımın daha evrensel olarak faydalı olmasını sağlamak için bu farklılıkların üstesinden nasıl gelebileceğimizi öğrenmek için çalışıyoruz” dedi .

“Bir gün, örneğin Duchenne kas distrofisi olan bir hastada telomerlerini uzatmak için kas kök hücrelerini hedeflemek mümkün olabilir. Diyabet ve kalp hastalığı gibi yaşlanma durumlarını tedavi etmek için de çıkarımlar var. Bu, bu terapinin her türlü potansiyel kullanımını düşünmek için kapıları gerçekten açtı.”

Makalenin Stanford’daki diğer ortak yazarları arasında doktora sonrası araştırmacılar Dr. Jennifer Brady ve Dr. Moritz Brandt; kıdemli araştırma bilimcisi Dr. Stéphane Corbel; araştırma görevlisi Colin Holbrook ve makine mühendisliği profesörü Dr. Juan Santiago yer alıyor.

Çalışma , Ulusal Sağlık Enstitüleri (R01AR063963, U01HL100397 U01HL099997 ve AG044815 hibeleri), Almanya Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı, Stanford Bio-X ve Baxter Vakfı tarafından desteklenmiştir .

Ramunas, Yakubov, Cooke ve Blau, telomer uzaması için modifiye RNA kullanımına ilişkin patentlerin mucitleridir.

Çalışmayı destekleyen Stanford Üniversitesi Mikrobiyoloji ve İmmünoloji Bölümü hakkında bilgi http://microimmuno.stanford.edu adresinden edinilebilir .