Omkering van het verouderingsproces van menselijke volwassen stamcellen mogelijk

Wetenschappers die een onderzoek in celcultuur hebben uitgevoerd, hebben laten zien hoe het verouderingsproces van menselijke volwassen stamcellen kan worden omgekeerd, waardoor een nieuwe weg wordt geopend voor therapieën die weefselschade kunnen herstellen die verband houdt met een breed scala aan ziekten, auteurs van het Buck Institute for Research over Aging en Georgia Institute of Technology schreef in het tijdschrift Celcyclus.
Naarmate we ouder worden, neemt het vermogen van ons lichaam om weefsels en organen te regenereren af. Wetenschappers geloven dat we zo oud zijn als onze weefselspecifieke of volwassen stamcellen. Het begrijpen van de moleculen en processen die het mogelijk maken dat menselijke volwassen cellen regenereren en delen, zich vermenigvuldigen en uiteindelijk differentiëren om beschadigd weefsel te vervangen, zou cruciaal kunnen zijn voor regeneratieve geneeskunde, leggen de auteurs uit. Als we het proces begrijpen, kunnen we uiteindelijk genezing vinden voor verschillende ouderdomsziekten.
In deze studie wilden de wetenschappers bepalen wat er mis gaat met de biologische klok die de verdeling van menselijke volwassen stamcellen ondermijnt naarmate we ouder worden.
Victoria Lunyak, Ph.D., universitair hoofddocent aan het Buck Institute for Research on Aging, zei:

"We hebben aangetoond dat we in staat waren om het proces van veroudering van menselijke volwassen stamcellen om te keren door tussen te komen met de activiteit van niet-eiwit coderende RNA's afkomstig van genomische regio's eens afgedaan als niet-functionele 'genomische rommel'."

Volwassen stamcellen zijn om verschillende redenen belangrijk:

• Ze vervangen cellen die oud of beschadigd zijn geworden - waardoor menselijke weefsels gezond blijven
• Ze kunnen groeien en een groot aantal lichaamsceltypen vervangen - ze zijn multipotent en vervangen beschadigde delen van verschillende organen

Het probleem is dat volwassen stamcellen zelf beschadigd raken als we ouder worden - ze ondergaan leeftijdsgerelateerde schade, waardoor het moeilijker wordt voor het lichaam om beschadigd weefsel te vervangen. Dit geleidelijke verlies van het vermogen om beschadigde cellen te vervangen, leidt tot een groot aantal aandoeningen en ziekten.
Als we een manier zouden kunnen vinden om te voorkomen dat de volwassen stamcellen verouderen, kunnen ze bijvoorbeeld hartweefsel herstellen na een hartaanval, wonden effectief genezen, insuline produceren voor mensen met diabetes type 1, osteoporose en artritis genezen door bot te regenereren.
Lunyak en team veronderstelden dat DNA-schade in het genoom van volwassen cellen behoorlijk zou verschillen van schade gerelateerd aan veroudering die optreedt in reguliere lichaamscellen. De telomeren in lichaamscellen worden korter naarmate we ouder worden (caps aan het uiteinde van chromosomen), terwijl telomeren in volwassen stamcellen niet worden aangetast. Aangezien de meeste van onze kennis over veroudering verband houdt met het verlies van telomeren, dachten de auteurs dat de manier waarop ouder worden optreedt bij volwassen stamcellen een geheel ander mechanisme volgt.

Ze gebruikten stengels voor volwassenen en gebruikten computationele benaderingen om de veranderingen in verband met veroudering in hun genoom te onderzoeken.
Vers geïsoleerde volwassen cellen verzameld van jonge mensen werden vergeleken met andere stamcellen die langdurig in cultuur waren gebracht - simpel gezegd, vergeleken ze vers verzamelde jongvolwassen stamcellen met die verouderd waren. Ze observeerden de veranderingen in de genomische sites in beide groepen waar DNA-schade opbouwt.
King Jordan, Ph.D., universitair hoofddocent aan de School of Biology bij Georgia Tech, zei:

"We vonden dat de meerderheid van de DNA-schade en bijbehorende chromatineveranderingen die zich voordeden bij volwassen stamcelveroudering het gevolg waren van delen van het genoom die retrotransposons worden genoemd.
"Retroransposons werden voorheen als niet-functioneel beschouwd en werden zelfs als 'junk-DNA' bestempeld, maar accumulerend bewijs geeft aan dat deze elementen een belangrijke rol spelen bij de regulering van het genoom.

Ze ontdekten dat de jongvolwassen stamcellen erin slaagden de transcriptieactiviteit van die genomische elementen te onderdrukken, waardoor DNA-schade werd opgelost. De oudere volwassen stamcellen slaagden er echter niet in om deze transcriptie op te sporen. Ze ontdekten dat deze gebeurtenis het vermogen van de volwassen stamcellen om te regenereren ernstig ondermijnt, en tevens cellulaire senescentie teweegbrengt. Cellulaire senescentie is wanneer cellen hun vermogen om te delen of te repliceren verliezen.
Lunyak zei:

"Door de accumulatie van toxische transcripten van retrotransposons te onderdrukken, konden we het proces van menselijke volwassen stamcelveroudering in kweek omkeren.
"Bovendien konden we, door de cellulaire klok op deze manier terug te spoelen, niet alleen 'oude' menselijke stamcellen verjongen, maar tot onze verbazing konden we ze terugzetten naar een eerdere ontwikkelingsfase, door de 'pluripotentie-factoren up-reguleren'. "- de eiwitten die kritisch betrokken zijn bij de zelf-vernieuwing van ongedifferentieerde embryonale stamcellen."

De auteurs zeggen nu dat ze willen weten in welke mate verjongde stamcellen kunnen worden gebruikt voor klinische weefselregeneratieve toepassingen.
Geschreven door Christian Nordqvist