Получены индуцированные плюрипотентные стволовые клетки долгожителей

Возможность долгой и здоровой жизни человека подтверждается долгожителями возрастом 100 лет и более, которые не только достигают исключительной продолжительности жизни, но и демонстрируют более позднее развитие болезней, связанных со старением. Более того, известны полиморфизмы, ассоциированные с долголетием и устойчивостью к возраст-ассоциированным болезням. Однако для понимания механизмов на молекулярном и клеточном уровнях необходимы масштабные in vitro исследования. Как известно, системы на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) отлично подходят для моделирования различных заболеваний. Ученые из США получили линии ИПСК, которые можно будет использовать для моделирования процессов старения и долгожительства, а также поиска потенциальных способов замедлить старение.

Для исследования были приглашены 45 долгожителей (средний возраст 104,3±3,4 года), 45 потомков долгожителей (76,3±9,4 года, диапазон 59–90+ лет) и — в качестве референсной группы — 6 супругов потомков (80,0±8,4 года), не имеющих долгожителей в родословной. Оценка дееспособности, то есть независимости в повседневной активности, проводилась при помощи индекса Бартела. Когнитивное состояние оценивалось по результатам клинического анализа нейропсихологических тестов, когнитивных скринингов или телефонного опроса.

Из образцов периферической крови участников выделили мононуклеарные клетки, которые затем охарактеризовали с помощью проточной цитометрии. Анализ выявил ранее не отмеченные изменения иммунного репертуара клеток у долгожителей: увеличение доли CD14⁺-моноцитов и уменьшение доли дендритных клеток. Иными словами, иммунный профиль смещался в сторону большей цитотоксичности. Также были выявлены транскрипционные изменения в наивных CD4⁺ T-клетках — они активнее экспрессировали STK17A и S100A4, которые участвуют в ответе на повреждение ДНК и регуляции воспаления в мозге, соответственно.

Для оценки биологического возраста авторы измерили уровень метилирования ДНК в клетках. Биологический возраст определяли с помощью пяти моделей эпигенетических часов (часы Хорвата, часы Ханнума, ENCen40+, PhenoAGE и DunedinPACE). Долгожители были эпигенетически моложе своих хронологических лет, для некоторых разница составила до 20 лет. При этом у потомков прослеживались различные результаты — часть из них была моложе эпигенетически, чем хронологически, часть наоборот, что говорит о гетерогенности присутствия генетических вариантов, ассоциированных с долголетием.

Затем исследователи получили 20 линий ИПСК долгожителей и их потомков. Мононуклеарные клетки для перепрограммирования отбирали у наиболее здоровых участников с высокими когнитивными показателями. Все полученные линии соответствовали параметрам контроля качества плюрипотентности и функциональности. Клетки экспрессировали маркер стволовости TRA-1-81, имели нормальный кариотип (кроме трех линий с мозаичной потерей Y-хромосомы), а также не содержали микоплазмы. Кроме того, авторы провели тератомный тест на иммунодефицитных мышах — он показал, что клетки способны дифференцироваться в производные всех трех зародышевых листков.

 Характеризация полученных линий ИПСК.
Credit:
Aging Cell (2024). DOI:  10.1111/acel.14351 |  CC BY

Способность полученных линий ИПСК к направленной дифференцировке авторы продемонстрировали на примере получения нейронов переднего мозга. Этот вариант они выбрали потому, что именно передний мозг наиболее уязвим при возраст-ассоциированных заболеваниях. Дифференцированные из ИПСК нейроны имели однородную морфологию и экспрессировали нейрональные маркеры TUJ1, MAP2 и NEUN.

Таким образом, был создан большой банк клеточных линий с фенотипом долгожительства, который в дальнейшем можно будет использовать для моделирования долголетия и изучения процессов старения. «Получая стволовые клетки долгожителей, мы надеемся понять, как эти люди задерживают прогрессирование возрастных заболеваний или избегают его, а также разрабатывать и/или тестировать терапевтические методы. Это исследование предоставляет уникальный ресурс, который можно использовать для лучшего понимания механизмов долголетия и помочь другим максимально продлить здоровые годы жизни», —— прокомментировал первый автор статьи доктор Тодд Доури, сотрудник центра регенеративной медицины Бостонского Университета.

Два месяца низкокалорийной веганской диеты замедляют эпигенетическое старение