Nový způsob, jak změnit genom, prodloužil očekávanou délku života o 82 %

Stárnutí je nevyhnutelný proces, kterýse stane každému organismu na Zemi. Jedním z hlavních mechanismů stárnutí je hromadění poškození v buňkách a tkáních způsobené expozicí volným radikálům, oxidačním stresem a dalšími faktory. Stárnutí je navíc spojeno se změnami v buněčném genomu, které vedou ke snížení schopnosti buněk dělit se a regenerovat. Díky vědeckému výzkumu se však můžeme dozvědět o mechanismech stárnutí a vyvinout metody, jak s ním bojovat. Genetické inženýrství hraje v tomto procesu velmi důležitou roli. Nedávná studie provedená na kvasinkových buňkách tedy ukázala, jak je možné tento proces zpomalit.

S věkem člověk do 70 let ztrácí asi 10 % hmoty mozku.

Obsah

• 1 Jak dochází ke stárnutí?
• 2 Jak se vědcům podařilo zpomalit stárnutí
• 3 Genová regulace a její vliv na stárnutí
• 4 Studie stárnutí kvasinek

Jak dochází ke stárnutí?

Jednou z hlavních teorií stárnutí je teorievolné radikály. K procesu stárnutí podle ní dochází kvůli hromadění volných radikálů – nestabilních molekul, které mohou poškozovat buňky a způsobovat různé biochemické reakce v těle. V důsledku toho začnou buňky a tkáně ztrácet schopnost regenerace a opravy, což vede ke stárnutí.

Kolem 30. roku života začínáme ztrácet svalovou hmotu a sílu a každou dekádu ztrácíme asi 3-5 % svalové hmoty.

Navíc může být spojeno stárnutízměny v genetické informaci. V tomto případě se stárnutí vysvětluje tím, že se buňky nemohou správně replikovat, což vede k poruše funkce těla. V našem genetickém materiálu jsou navíc určité geny, které snižují odolnost organismu vůči různým nemocem, mohou mít vliv i na zrychlené stárnutí.

Jedna z důležitých součástí procesu stárnutíje pokles produkce hormonů. Jak stárneme, hladiny hormonů, jako je testosteron, estrogen a růstový hormon, začínají klesat. To vede ke změně fyziologických funkcí těla, jako je svalová hmota, hustota kostí a metabolismus.

A konečně, stárnutí může být spojeno se zhoršováním stavufunkce imunitního systému. Jak stárneme, imunitní systém se stává méně účinným v boji proti infekcím a dalším nemocem, což vede ke zvýšenému riziku rozvoje chronických onemocnění.

Jak se vědcům podařilo zpomalit stárnutí

Naše buňky procházejí mnoha změnamiv procesu života, kvůli kterému slábnou a nakonec umírají. Nedávné studie však odhalily velmi zajímavý vývoj: buňky složené ze stejného genetického materiálu a ve stejném prostředí mohou procházet různými cestami stárnutí. Některé se deformují v důsledku snížení stability DNA, jiné jsou způsobeny kontrakcí mitochondrií, buněk, které produkují energii pro tělo. Jak stárneme, mitochondrie se mohou zhoršovat, což vede ke snížení energetického potenciálu buněk a orgánů.

Jedním z hlavních faktorů stárnutí je oxidace. Po celý život neustále produkujeme volné radikály, které poškozují buňky a mohou vést k různým onemocněním.

Zpomalit stárnutí, vědciMusel jsem dost tvrdě pracovat, abych vytvořil genetické „hodiny“. Jejich hlavní funkcí je přepínání mezi „režimy“, které jsou zodpovědné za stárnutí, a tím prodlužují životnost buněk. Pomocí genetických obvodů se týmu vědců podařilo provést experiment na kvasinkových buňkách, který vedl ke zvýšení výkonu až o 82 %.

Viz také: Vědci omladili myši: stárnutí bylo obráceno.

Aby uspěli, vědci spoléhali nadříve přijatá data. Popsali mechanismy a definici drah stárnutí. A také byl navržen způsob, jak změnit genetická data, aby se prodloužila životnost buněk.

Jak je uvedeno v časopise Science - nowvýzkumníci používají syntetickou biologii, aby zabránili buňkám dosáhnout opotřebení spojené se stárnutím. Genové regulační obvody odpovědné za mnoho fyziologických funkcí, včetně stárnutí, se nacházejí v rostlinných, zvířecích a lidských buňkách. Toto nové řešení by mohlo výrazně prodloužit životnost buněk a mít velký dopad na medicínu a biologii.

Genová regulace a její vliv na stárnutí

Zajímavým faktem je, že genetickéřetězy lze ovládat mechanismy podobnými elektrickým obvodům. Z výzkumu vyplynulo, že ne všechny buňky stárnou stejně, i když je jejich genetická regulace pod kontrolou. Vědci vytvořili „proces inteligentního stárnutí“, aby zvýšili životnost buněk a umožnili jim přepínat mezi různými mechanismy stárnutí.

Stárnutí může snížit schopnost člověka absorbovat určité vitamíny a minerály, což může vést k nutričním nedostatkům.

Prostřednictvím genetické modifikace jsoupřepracoval obvod, který řídí stárnutí a vytvořil negativní zpětnovazební smyčku, která tomuto procesu brání. Obvod je jako generátor, který způsobuje, že buňky přepínají mezi dvěma „stárnoucími“ stavy, čímž se vyhýbá setrvání v jednom z nich a zpomaluje se degenerace buněk.

Může to být zajímavé – je možné zabránit stárnutí buněk?

Autoři navíc použili počítačmodelování pro testování nápadů před vytvořením nebo úpravou obvodů v buňkách. To jim umožnilo zefektivnit proces a ušetřit čas a zdroje. Výsledky výzkumu ukázaly výrazné zvýšení životnosti buněk a vytvořily nový rekord v oblasti prodlužování života buněk pomocí genetických a chemických vlivů.

Výzkum stárnutí kvasinek

Ve svém výzkumu tým studoval specializované kvasinkové buňky. Byly použity ke studiu základních vzorců stárnutí a také sledovaly celý proces změn, které se v buňkách odehrávaly.

Přes všechny změny se stárnutím zůstává mnoho lidí po celý život aktivní a zdraví díky správné výživě, fyzické aktivitě a péči o své zdraví.

Tato data pomohla vědcům identifikovat vzorcea používat genetickou modifikaci, která dosáhla obrovského úspěchu. Konečný výsledek vedl k 82% prodloužení životnosti buněk. Takový model pomůže použít podobné technologie ke změně procesů u lidí.

Pokud stále najdou tajemství mládí, ujistěte se, že je nejprve zveřejníme - přihlaste se k odběru našeho telegramového kanálu a zenu a zůstaňte informováni o všech nejnovějších zprávách ze světa vědy!

Tato studie je úspěšným příklademaplikace syntetické biologie pro přeprogramování procesu stárnutí buněk. V současné době tým výzkumníků pokračuje v experimentech v oblasti stárnutí různých typů lidských buněk, včetně kmenových buněk a neuronů.