Według Marii Carolina Florian, biologa komórek macierzystych z Katalońskiego Instytutu Badań i Studiów Zaawansowanych, to odkrycie daje wgląd w to, dlaczego się starzejemy i jakie krytyczne mechanizmy komórkowe musimy uruchamiać, aby zwalczać choroby związane z wiekiem. . Florianowi sugeruje to możliwość stworzenia leków, które utrzymają tę kontrolę nad komórkami macierzystymi. Wydaje się to szczególnie ważne, jak mówi, „ze względu na możliwość bycia celem – możliwość odwrócenia procesu starzenia”.
Laboratorium Signera zostało zbadane komórki macierzyste krwi pobrane ze szpiku kostnego myszy. Doktorantka Bernadette Chua najpierw wyodrębniła szpik z młodych myszy (w wieku od 6 do 12 tygodni) i wyizolowała kilka rodzajów komórek – komórki macierzyste, a także komórki krwi i komórki odpornościowe – aby obserwować je na wczesnym etapie rozwoju. Następnie, używając molekuł fluorescencyjnych, które przyczepiają się do określonych składników komórki, śledziła każdy z nich, aby zobaczyć, jak radzi sobie ze swoimi śmieciami.
Komórki używają proteasomów, kompleksów białkowych zawierających enzymy, które natychmiast przeżuwają ich nieprawidłowo sfałdowane białka. Ale laboratorium Signera wcześniej odkryło, że podobnie jak nerwowe komórki macierzyste, komórki macierzyste krwi u młodych myszy nie polegają zbytnio na proteasomach. W tym nowym eksperymencie Chua i Signer odkryli, że zamiast od razu rozkładać źle sfałdowane białka, komórki macierzyste usuwają je z drogi, zbierając je w stosy, jak małe śmietniki. Później zdezintegrowali je innym kompleksem białkowym zwanym agresomem. „Wierzymy, że przechowując te nieprawidłowo sfałdowane białka w jednym miejscu, w zasadzie zatrzymują te zasoby na czas, gdy ich potrzebują” – mówi Signer. Gromadzenie stosów odpadów może pozwolić komórkom na kontrolowanie tempa ich recyklingu, aw efekcie na uniknięcie życia zbyt szybko lub zbyt wolno.
Jednak kiedy Chua następnie zbadała szpik od 2-letnich myszy, odkryła szokujące załamanie w tym systemie gospodarowania odpadami. Starsze myszy prawie całkowicie utraciły zdolność tworzenia agresomów – co najmniej 70 procent komórek macierzystych u młodych myszy to robi, ale tylko 5 procent u starych myszy. Zamiast tego stare myszy zamieniły się na używanie większej liczby proteasomów, co Signer porównuje do wbicia koła zapasowego w starzejący się samochód. „To zdecydowanie była niespodzianka” — mówi Signer.
Ta zmiana w mechanizmach kontroli odpadów to zła wiadomość dla komórek macierzystych. Myszy, które zostały genetycznie zmodyfikowane, aby nie gromadziły swoich śmieci, miały cztery razy mniej komórek macierzystych, które przeżyły w szpiku kostnym w starszym wieku. Sugeruje to, że te komórki starzeją się i wygasają szybciej niż wcześniej.
To rozróżnienie między enzymami, jakkolwiek dziwnie to brzmi, może okazać się kluczowe dla wysiłków zmierzających do wykorzystania komórek macierzystych jako terapii przeciwstarzeniowych, ponieważ jest sprzeczne z wcześniejszymi założeniami. „Powiedzmy, że chcesz zaprojektować komórkę macierzystą dla medycyny regeneracyjnej” – mówi Dan Jarosz, biolog systemowy z Uniwersytetu Stanforda, który nie był zaangażowany w te prace. „Zanim to przeczytałem, mogłem pomyśleć, że naprawdę dobrą rzeczą byłoby zwiększenie aktywności proteasomu”.
Kontynuuje, że pomysł, że młode, zdrowe komórki macierzyste kontrolują tempo swojego życia, zbierając szczątki do „centrum magazynowego”, zamiast je natychmiast konsumować, jest „bardzo fajny”. „Sugeruje to, że potrzebujemy znacznie bardziej szczegółowego zrozumienia, w jaki sposób kontrola jakości białek działa w procesie starzenia”.
