Novi DNK alat otkriva „zombi“ ćelije: aptameri otkrivaju senescentne ćelije povezane sa Alchajmerom i artritisom

Novi DNK alat otkriva „zombi“ ćelije povezane sa Alchajmerom i artritisom

Starenje često nije samo pitanje bora i sede kose — dešava se i duboko u organizmu, u ćelijama koje su prestale da se dele, ali i dalje ostaju žive. Te takozvane „zombi“ ili senescentne ćelije luče upalne i toksične molekule koje oštećuju okolna tkiva i dugoročno doprinose bolestima poput artritisa i Alchajmerove bolesti.

Istraživači sa Mayo klinike, pod vođstvom Keenan S. Pearson-a i L. James Maher III, razvili su male sintetičke DNK sekvence — aptamere — koje precizno prepoznaju senescentne ćelije kod miševa. Rad je objavljen u časopisu Aging Cell i predstavlja značajan alat za proučavanje starenja i razvoj terapija usmerenih na ove ćelije.

Aptameri su kratki nukleotidni nizovi koji se presavijaju u trodimenzionalne strukture sposobne da se vežu za specifične proteine — kao ključ koji pristaje u bravu. Tim je koristio metodu SELEX (Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment) da iz velike biblioteke od preko 100 biliona nasumičnih DNK sekvenci izdvoji one koje se selektivno vežu za senescentne ćelije.

U laboratorijskim uslovima su koristili mišje fibroblaste: deo ćelija su hemijski ili zračenjem indukovali u senescenciju, a zatim su pratili koje DNK sekvence selektivno prianjaju na te ćelije, ali ne i na zdrave. Nakon više ciklusa selekcije izolovali su dva aptamera, označena 6756 i 6762, koja su dosledno prepoznavala senescentne ćelije u različitim tipovima tkiva (koža, jetra, mišići) i kod različitih uzroka senescencije (oštećenje DNK, zračenje, hemijski stres).

Daljom analizom otkriveno je da se oba aptamera vežu za varijantu proteina fibronektina, poznatu kao FN-EDA1, koja je češća u starim i oštećenim tkivima. Fibronektin je deo vanćelijskog matriksa i učestvuje u zarastanju, ali njegova izmenjena ili povećana prisutnost može ukazivati na ožiljke, ukočenost i inflamaciju — karakteristike starenja tkiva.

Kada su aptamerom 6762 označavali plućno tkivo miševa različitih starosti, mladi miševi su pokazali vrlo slabe signale, dok su stariji miševi imali jarke fluorescentne oblasti — grupe senescentnih ćelija. U modelima miševa kojima se senescentne ćelije mogu uklanjati lekovima, signal je skoro nestao, što potvrđuje specifičnost aptamera za biološki potpis starenja, a ne za nasumični protein.

Autori ističu i važan ograničavajući nalaz: aptameri razvijeni na mišjim ćelijama nisu se automatski vezivali za iste mete na ljudskim ćelijama, što znači da je potrebna dodatna optimizacija da bi se pristup primenio u ljudskoj biologiji. Ipak, aptameri su jeftinija i fleksibilnija alternativa antitelima i mogu se inženjerski prilagoditi za dijagnostiku ili ciljanu isporuku lekova.

„To je uzbudljiv novi način da definišemo šta znači da je ćelija senescentna,“ rekao je dr Maher. „Nismo govorili aptamerima šta da traže — hteli smo da sami pronađu relevantno.“

Ovaj pristup može pomoći da se bolje razume kako senescentne ćelije menjaju svoje okruženje i zašto tragovi njihovog delovanja (izmenjeni fragmenti fibronektina i kolagena) ostaju u tkivima i nakon njihovog nestajanja. U budućnosti aptameri mogu poslužiti za detekciju biološkog starenja u živim tkivima, praćenje „ćelijskog doba“ i razvoj terapija koje ciljano uklanjaju ili obnavljaju štetne ćelije, uz potencijalno smanjenje neželjenih efekata na zdrave ćelije.

Studija je primer kako saradnja mlađih istraživača i više laboratorija može brzo da dovede do praktičnog otkrića; potpuni rad dostupan je online u časopisu Aging Cell.

Napomena: Rezultati su zasad pokazani na miševima. Potreban je dodatni rad kako bi se aptameri prilagodili i testirali za sigurnu upotrebu kod ljudi.