Studiuesit në Spitalin Universitar të Bonit dhe në Universitetin e Bonit arritën këtë transformim të jashtëzakonshëm duke riprogramuar qelizat pararendëse të papjekura të gjakut të kuq në qeliza burimore nervore, të cilat mund të zhvillohen përfundimisht në qeliza të trurit. Gjatë këtij procesi, shënuesit molekularë që lidhen me plakjen u rivendosën në mënyrë efektive, duke i bërë qelizat më shumë se 60 vjet më të reja në nivel molekular.
Ndryshe nga metodat e mëparshme, përtëritja ndodhi gradualisht, duke u mundësuar shkencëtarëve të ndiqnin ndryshimet për një periudhë të gjatë. Ky proces më i ngadaltë mund të ofrojë të dhëna të rëndësishme për mënyrën se si mund të përmbyset plakja qelizore dhe potencialisht t’i ndihmojë studiuesit të hetojnë trajtime për sëmundjet që lidhen me plakjen.
Si i shndërrojnë shkencëtarët qelizat e gjakut në qeliza burimore të trurit
Trupi i njeriut përmban qindra lloje të specializuara qelizash, të cilat e kanë origjinën nga një vezë e vetme e fekonduar dhe mbartin në thelb të njëjtat udhëzime gjenetike. Megjithatë, ndërsa zhvillohen, qelizat marrin role të caktuara. Në kushte normale, një qelizë e lëkurës nuk mund të shndërrohet në një qelizë të mëlçisë dhe një qelizë gjaku nuk mund të bëhet qelizë nervore.
Teknikat moderne laboratorike kanë bërë të mundur kapërcimin e këtyre kufizimeve biologjike. Tani, shkencëtarët mund të riprogramojnë disa qeliza të pjekura për t’u dhënë atyre identitete krejtësisht të ndryshme. Për shembull, qelizat e lëkurës mund të shndërrohen në qeliza të afta të prodhojnë ind nervor, një qasje që përfundimisht mund të kontribuojë në trajtimet për sëmundjet neurodegjenerative.
Ky proces mbështetet në një kombinim proteinash të quajtura faktorë transkriptimi, të cilat rregullojnë mënyrën se si aktivizohen gjenet. Duke ndryshuar udhëzimet gjenetike që ndjek një qelizë, këto proteina mund të ridrejtojnë zhvillimin e saj dhe t’i japin një identitet të ri qelizor.
“Duke përdorur këtë metodë, ne i kemi shndërruar drejtpërdrejt qelizat pararendëse të rruazave të kuqe të gjakut në qeliza burimore nervore”, shpjegon profesori Oliver Brüstle, drejtor i Institutit të Neurobiologjisë Rikonstruktive në Spitalin Universitar të Bonit.
Eksperimentet e mëparshme të ekipit të Bonit kishin treguar tashmë se qelizat nervore të krijuara përmes kësaj metode mund të lidhen me sukses me neuronet ekzistuese pasi transplantohen në trurin e minjve.
Shkencëtarët përmbysin më shumë se 60 vjet plakje qelizore
Studimi i fundit u përqendrua në një pasojë veçanërisht intriguese të riprogramimit qelizor: përmbysjen e ndjeshme të plakjes molekulare.
“Në studimin tonë aktual, megjithatë, u përqendruam te një fenomen tjetër: vëzhgimi se qelizat përtërihen ndjeshëm gjatë riprogramimit”, thekson Brüstle, i cili është gjithashtu anëtar i Fushës së Kërkimit Ndërdisiplinor (TRA) për Jetën dhe Shëndetin në Universitetin e Bonit.
Për të përcaktuar shkallën e përtëritjes së qelizave, studiuesit shqyrtuan orët e tyre molekulare, veçanërisht shënuesit biologjikë të njohur si orë epigjenetike. Këto orë vlerësojnë moshën biologjike të një qelize duke analizuar modifikimet kimike të ADN-së, të cilat priren të grumbullohen ose të ndryshojnë me kalimin e moshës së organizmit.
E rëndësishmja është se këto modifikime nuk e ndryshojnë vetë sekuencën e ADN-së. Përkundrazi, ato ndikojnë në shpeshtësinë me të cilën përdoren udhëzime të caktuara gjenetike (epigjenetika). Meqenëse këto modele ndryshojnë në mënyrë të parashikueshme me moshën, shkencëtarët mund t’i përdorin ato për të vlerësuar se sa e vjetër duket një qelizë në nivel molekular.
Rezultatet ishin mbresëlënëse. Pas riprogramimit, qelizat e marra nga një person 80-vjeçar shfaqën profile molekulare të moshës që përputheshin me ato të një personi më të ri se 20 vjeç. Me fjalë të tjera, procesi kishte përmbysur më shumë se gjashtë dekada plakje qelizore.
“Ne e dimë gjithashtu se kjo përtëritje epigjenetike siguron që qelizat të sillen vërtet si qeliza të reja”, thotë shkencëtari.
Një proces më i ngadaltë përtëritjeje zbulon të dhëna të reja
Shkencëtarët kanë vërejtur më parë se riprogramimi i qelizave mund të rivendosë moshën e tyre biologjike. Megjithatë, demonstrimet e mëparshme të këtij efekti përfshinin një proces më të ndërlikuar, që kërkonte dy faza të dallueshme.
Së pari, studiuesit e shndërronin një qelizë ekzistuese, si për shembull një qelizë gjaku, në një qelizë burimore pluripotente. Këto qeliza të gjithanshme kanë pothuajse mundësi të pakufizuara zhvillimi, sepse mund të japin origjinë për shumë lloje të ndryshme qelizash në të gjithë trupin.
Më pas, qeliza burimore pluripotente drejtohej drejt shndërrimit në një qelizë burimore nervore, e cila është më e specializuar dhe mund të prodhojë qeliza që gjenden në sistemin nervor.
Kjo metodë tradicionale sjell përtëritje relativisht të shpejtë, duke e bërë të vështirë shqyrtimin e të gjitha ndryshimeve që ndodhin gjatë procesit.
Në vend të kësaj, studiuesit e Bonit e anashkaluan plotësisht fazën pluripotente.
“Në të kundërt, ne i shndërruam qelizat e gjakut drejtpërdrejt në qeliza burimore nervore, pra pa kaluar më parë në fazën e qelizave pluripotente”, tha Brüstle. “Në metodën tonë, përtëritja ndodhi gradualisht dhe mund të ndiqej për më shumë se 100 ditë.”
Studiuesit vëzhguan një rënie të ndjeshme të moshës molekulare, ndërsa studimi evidentoi një përtëritje prej afërsisht 60 vjetësh pas 50 ditësh. Meqenëse procesi vazhdoi për një periudhë shumë më të gjatë, shkencëtarët mundën të shqyrtonin ndryshimet biologjike teksa ndodhnin, në vend që të vëzhgonin vetëm rezultatin përfundimtar.
Çfarë mund të nënkuptojë përtëritja qelizore për kërkimet mbi Alzheimerin
Aftësia për të vëzhguar se si qelizat bëhen gradualisht më të reja mund të jetë veçanërisht e vlefshme për shkencëtarët që përpiqen të kuptojnë mekanizmat që kontrollojnë plakjen biologjike.
Duke studiuar këtë transformim të zgjatur, studiuesit mund të hetojnë se cilat rrugë molekulare përfshihen në këtë proces dhe të testojnë nëse substanca të caktuara mund ta përshpejtojnë ose ta ngadalësojnë përtëritjen.
“Përtëritja që zgjat për një periudhë kaq të gjatë është ideale si model eksperimental. Meqenëse orët epigjenetike rivendosen ngadalë gjatë disa javëve, ne mund ta përdorim këtë model për të hetuar se cilët faktorë dhe substanca aktive e përshpejtojnë ose e ngadalësojnë procesin e përtëritjes.”
Gjetjet mund të jenë veçanërisht të rëndësishme për neuroshkencën, ku plakja lidhet ngushtë me zhvillimin e sëmundjeve të rënda neurologjike. Megjithëse ky studim nuk vërteton ekzistencën e një trajtimi që mund ta përmbysë plakjen te njerëzit, ai ofron një model laboratorik për të hetuar mënyrën se si qelizat rifitojnë karakteristikat e rinisë.
Kjo mund t’i ndihmojë përfundimisht shkencëtarët të kuptojnë më mirë ndryshimet qelizore që lidhen me sëmundje të tilla si Alzheimeri.
“Në fund të fundit, mosha është faktori më i rëndësishëm i rrezikut për sëmundjet neurodegjenerative, siç është Alzheimeri!”
