Очередной (69-й) пост моего блога на портале MedBook.ru
ПОСТ 69. «КАТАНИЕ» ФИБРОБЛАСТОВ ВЗАД И НАЗАД,
или ВТОРОЙ ПЕРЕВОД С АНГЛИЙСКОГО
В любом новом деле, как известно, одним из критических моментов является второй выход на сцену после успеха первого выхода. Для писателя это вторая книга, для художника - вторая картина и так далее.
Для нас с Давидом Бакунцем это перевод и анализ второй англоязычной статьи с безвозмездной передачей того и другого в распоряжение пользователей портала MedBook.ru и сети Facebook.
Может быть, кто-то предполагал, что после первого опыта мы сломаемся, отступим, спустим эту свою инициативу на тормозах.
Но нет, мы и не думали ломаться. Мы спокойно делали своё дело с той скоростью, с какой получалось. И надеемся, что будем выдавать по одной статье в месяц.
Итак, ВТОРАЯ СТАТЬЯ
I. Ее название и ссылка на оригинальный англоязычный текст:
Epigenetic regulation of the nuclear-coded GCAT and SHMT2 genes confers human age- associated mitochondrial respiration defects
Osamu Hashizume, Sakiko Ohnishi, Takayuki Mito, Akinori Shimizu, Kaori Ishikawa, Kazuto Nakada, Manabu Soda, Hiroyuki Mano, Sumie Togayachi, Hiroyuki Miyoshi, Keisuke Okita & Jun-Ichi Hayashi
Scientific Reports 5, Article number: 10434 (2015) doi:10.1038/srep10434
https://www.nature.com/articles/srep10434
II. ПЕРЕВОД СТАТЬИ (ДАВИД БАКУНЦ)
В моей редакции (Н.М.)
Эпигенетическая регуляция у человека хромосомных генов GCAT и SHMT2 порождает возрастные нарушения митохондриального дыхания
Osamu Hashizume, Sakiko Ohnishi, Takayuki Mito, Akinori Shimizu, Kaori Ishikawa, Kazuto Nakada, Manabu Soda, Hiroyuki Mano, Sumie Togayachi, Hiroyuki Miyoshi, Keisuke Okita & Jun-Ichi Hayashi
Scientific Reports 5, Article number: 10434 (2015) doi:10.1038/srep10434
Полный текст отредактированного перевода можно найти по следующей ссылке:
https://www.facebook.com/david.bakunts/posts/821366088064822
III. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ПРОЧТЕНИЕ СТАТЬИ:
КАТАНИЕ ФИБРОБЛАСТОВ ВЗАД И НАЗАД
1. НОВАЯ КАРТИНА ЖИЗНИ
Данная статья – один из аргументов тех, кто считает, что старение обусловлено запрограммированным изменением эпигенетического контроля генов. В самом общем виде это выглядит так.
i) Сдвинулся естественным путём в эмбриональной стволовой клетке профиль метилирования ДНК и гистонов в одну сторону – получаем одновременно и специализацию клетки (например, фибробластическую), и возрастные изменения;
ii) сдвинули в фибробласте факторами Яманака эпигенетическую картину в обратную сторону – клетка стала плюрипотентной стволовой (иПСК) и молодой,
iii) опять катнули в иПСК эпигенетический профиль назад – но чутко и осторожно, – клетка осталась молодой – и в то же время какой угодно специализированной – хоть нервной, хоть эпителиальной, хоть снова фибробластом.
Такова новая картина жизни, которую следует принять на основании обсуждаемой статьи и немалого уже числа подобных ей статей. И которая обещает массу заманчивых возможностей.
2. ТОЧНОЕ СООТВЕТСТВИЕ ВЫВОДОВ СТАТЬИ НОВОЙ КАРТИНЕ ЖИЗНИ
Действительно, обращаясь к конкретике переведённого текста, нетрудно видеть, что вся она в точности соответствует приведённой схеме – без единого штриха, оставлявшего бы возможность иной интерпретации. Японские авторы очень последовательны и пунктуальны.
А. Итак, исходным объектом изучения служили выбранные в банке всевозможных клеточных культур несколько линий человеческих фибробластов: прародители одних линий были получены от молодых людей, прародители других линий – от пожилых и старых людей.
А негативное действие возраста (т.е. старение) оценивали практически по единственному критерию – скорости поглощения клетками кислорода. Она оказалась у «пожилых» линий существенно ниже, и, очевидно, это отражало состояние митохондрий.
Б. По мнению авторов, ухудшение данного состояния не было обусловлено
- ни возможным повышением образования активных форм кислорода (таких, как супероксид): здесь различия не были выявлены,
- ни возможным накоплением мутаций в мтДНК: и здесь различия не обнаружились.
Следовательно, первопричина заключалась в ядре – либо в мутациях, либо в изменении эпигенетического контроля определённых генов, отвечающих за состояние митохондрий.
В. Чтобы сделать выбор между этими двумя возможностями, авторы произвели двукратное перепрограммирование клеток:
i) сначала по методу Яманака (в новой, усовершенствованной модификации) превратили фибробласты в иПСК,
ii) а затем дали возможность последним вновь дифференцироваться в фибробласты.
Если бы предыдущие различия между фибробластами «молодых» и «пожилых» линий были обусловлены накоплением мутаций в хромосомной ДНК, то и мутации, и связанные с ними возрастные особенности сохранялись бы в клетках и после цикла двойного перепрограммирования.
Но возрастные отличия исчезли!
Г. Отсюда авторы и заключают, что всё дело – в эпигенетическом контроле по сформулированной выше схеме:
i) старение хромосомных генов, определяющих скорость митохондриального дыхания, состоит лишь в запрограммированном изменении их эпигенетической регуляции;
ii) при перепрограммировании фибробластов в иПСК к этим генам возвращается «молодой» профиль регуляции;
iii) и данный профиль сохраняется при повторном возвращении клеток в состояние фибробластов.
3. ГЕНЫ – ОБЪЕКТЫ ЭПИГЕНЕТИЧЕСКОЙ РЕГУЛЯЦИИ
А В дополнение, авторы устанавливают два конкретных хромосомных гена – GCAT и SHMT2, – которые (помимо ряда других генов) отвечают за возрастные особенности дыхания митохондрий:
i) их активность у «пожилых» фибробластов ниже, чем у «молодых»,
ii) а искусственное торможение или повышение их активности в фибробластах вызывает, соответственно, торможение или активацию поглощения клетками кислорода.
Б. Эти гены связаны с образованием глицина в митохондриях. И хотя в статье не указано, какое отношение имеет глицин к поглощению кислорода, готов простой рецепт антивозрастных мероприятий: употребление глицина.
Хотя, конечно, более общим и надёжным является двукратное перепрограммирование дифференцированных клеток –
i) назад, в иПСК,
ii) и обратно иПСК в дифференцированные клетки.
4. СМУТНЫЕ СОМНЕНИЯ, ТЕРЗАЮЩИЕ МЕНЯ
А. Стóит ли безоговорочно принять новую картину мира, удовлетворившись исследованиями типа рассмотренной здесь статьи?
Увы, нормальной реакцией в данном случае является, по моему мнению, здоровый скепсис.
И это даже несмотря на то, что подобных публикаций – всё больше и больше.
В истории науки – не такая уж редкость, когда длительное время господствует в корне неверная парадигма, подтверждаемая множеством доказательств.
Так было, в частности, на протяжении полувека с десятых до шестидесятых годов ХХ-го века. Почти у всех исследователей, повторявших эксперимент Карреля строго по его методике, получалось то же самое: любой вид клеток, в том числе фибробласты, в здоровых условиях способен делиться бесконечно долго.
А потом вскрылось, что всё дело – в «здоровых условиях». Под ними понимали ежедневную подкормку культуры экстрактом из куриных эмбрионов. Но, как выяснилось, вместе с экстрактом в культуру попадали и куриные фибробласты, которые раз за разом давали культуре новую жизнь.
В случае перепрограммирования вызывают сомнение
i) и теоретические представления,
ii) и их экспериментальные подтверждения.
Б. О теории.
i) Прежде всего, удивляет непостоянный характер связи между дифференцировкой клетки и её старением.
Так, при перепрограммировании зрелой клетки в иПСК эта связь неразрывна: одновременно с дедифференцировкой происходит омоложение – за счёт возврата к «молодому» профилю эпигенетики.
А при обратном перепрограммировании иПСК в зрелую клетку допускается, что дифференцировка может быть независимой от возрастной эпигенетической регуляции. То есть профили созревания и старения оказываются вполне самостоятельными.
ii) Вторая трудность состоит в том, что ничего не говорится о движущих силах запрограммированного изменения эпигенетического профиля клеток при старении.
А также о том, каким образом факторы Яманака, пусть даже и являющиеся транскрипционными факторами, с лёгкостью обращают вспять старение, которое обычно к обратимости не очень склонно.
Получается что-то вроде свободного перекатывания клеток на эквипотенциальной поверхности.
В. О методе перепрограммирования.
i) Здесь может быть такая же ситуация, как с экспериментами Карреля. Перепрограммируемые клетки культивируют не сами по себе, а на т.н. фидере – слое клеток, почти такими же, как и те клетки, в которые стремятся перепрограммировать исходные.
Клетки фидера предварительно обрабатываются митомицином С, блокирующим в них репликацию ДНК, а значит, и деления. Но эти клетки сохраняют способность выделять в среду соответствующие ростовые факторы. А кроме того, служат очень питательной подкормкой для колоний перепрограммируемых клеток.
Так вот, как считают специалисты С.-Петербургского Института цитологии, где собрана обширнейшая коллекция клеточных культур, совершенно не исключено образование колоний из отдельных, сохранившихся интактными, клеток фидера.
ii) Кажется, ещё менее контролируемая ситуация – при обратном репрограммировании, когда клетки превращают в т.н. эмбриоидные тела. Впрочем, ясно представить методическую сторону всего этого (обратного) перепрограммирования по приведенному в статье описанию невозможно.
ВЫВОД. Японские авторы, конечно, последовательны и пунктуальны. Но и этого недостаточно, чтобы при внимательном прочтении их статьи нас не начали терзать некоторые смутные сомнения.
