Новый инструмент на основе ДНК помечает «зомби-клетки» для их легкого обнаружения в живой ткани
Старческие клетки, или «зомби-клетки», которые перестают делиться, но не умирают, связаны с рядом заболеваний, включая рак и болезнь Альцгеймера, а также со старением. Лечение, направленное на удаление или восстановление этих клеток, затруднено из-за сложности их идентификации среди здоровых клеток в живой ткани.
В статье, опубликованной в журнале Aging Cell, исследователи клиники Майо сообщают о новой методике маркировки стареющих клеток. Команда использовала молекулы, известные как «аптамеры» — короткие сегменты синтетической ДНК, которые складываются в трёхмерные структуры.
Аптамеры способны прикрепляться к белкам на поверхности клеток. В клетках мышей команда обнаружила несколько редких аптамеров (выбранных из более чем 100 триллионов случайных последовательностей ДНК), которые могут связываться со специфическими поверхностными белками и помечать стареющие клетки.
«Этот подход установил принцип, что аптамеры — это технология, которую можно использовать для отличия стареющих клеток от здоровых», — говорит биохимик и молекулярный биолог Джим Махер, III, доктор философии, главный исследователь. «Хотя это исследование — первый шаг, результаты предполагают, что подход в конечном итоге может быть применён к человеческим клеткам».
От необычной идеи к сотрудничеству
Проект начался с идеи аспиранта клиники Майо Кинона Пирсона, который изучал, как аптамеры могут помочь при нейродегенеративных заболеваниях или раке мозга. Во время научного мероприятия он обсудил свою работу с другой аспиранткой, Сарой Яхим, которая в лаборатории Натана ЛеБрассёра изучала стареющие клетки и старение.
Пирсон предположил, что технология аптамеров может идентифицировать стареющие клетки. Студенты предложили идею своим научным руководителям (Джиму Махеру, Натану ЛеБрассёру и Даррену Бейкеру), и те её поддержали. К проекту быстро присоединились другие студенты, которые внесли свой вклад, включая специальные методы микроскопии и работу с различными образцами тканей.
Выявление характеристик стареющих клеток
Исследование также дало новую информацию о стареющих клетках. «На сегодняшний день не существует универсальных маркеров, характеризующих стареющие клетки», — говорит доктор Махер. «Красота нашего подхода в том, что мы позволили аптамерам самим выбрать молекулы для связывания».
Исследование показало, что несколько аптамеров связываются с вариантом специфической молекулы на поверхности клеток мыши — белка фибронектина. Роль этого варианта фибронектина в старении пока не ясна. Это открытие означает, что аптамеры могут стать инструментом для дальнейшего определения уникальных характеристик стареющих клеток.
Для обнаружения стареющих клеток у человека потребуются дополнительные исследования. Аптамеры, способные связываться с такими клетками, потенциально могут доставлять терапию непосредственно к ним. Доктор Пирсон отмечает, что технология аптамеров дешевле и универсальнее, чем традиционные антитела, обычно используемые для дифференциации клеток.
«Этот проект продемонстрировал новую концепцию», — говорит доктор Махер. «Будущие исследования могут расширить подход для применения, связанного со стареющими клетками при заболеваниях человека».