В клетках нашли уникальный «штрихкод» старения
Исследователи Массачусетского технологического института нашли способ распознавать стареющие клетки по их химическим и генетическим признакам. Метод основан на комбинации рамановской микроскопии и анализа активности генов и позволяет искать признаки клеточного старения, не разрушая сами клетки. Пока технологию испытали на тканях мышей, но ученые работают над ее адаптацией для человека. Результаты опубликовали в журнале Nature Aging.
Клетки, которые перестали делиться
С возрастом часть клеток переходит в состояние, которое называют клеточным старением, или сенесценцией. Они прекращают делиться, но не погибают. Такие клетки могут накапливаться в тканях и быть связаны с воспалением, дегенерацией тканей и возрастными заболеваниями.
При этом сенесценция не всегда вредна. Она участвует, например, в развитии эмбриона и восстановлении тканей. Поэтому ученым важно не просто находить такие клетки, а понимать, где и почему они появляются.
Обычно для их выявления ищут определенные белки, в частности p16 и p21. Однако существующие методы анализа могут разрушать клетки в процессе исследования.
Химический след старения
Команда MIT использовала рамановскую микроскопию. При таком анализе на клетки направляют свет и регистрируют его рассеяние. Полученный спектр позволяет судить о химическом составе клетки, при этом сама клетка не повреждается.
Затем исследователи сопоставили эти данные с информацией об активности генов в тех же клетках. Для эксперимента они изучили ткани легких и кожи молодых двухмесячных мышей и животных возрастом 26 месяцев.
В старых клетках обоих типов тканей обнаружили усиленный синтез и накопление липидов. При этом изменения отличались в зависимости от органа. В коже были затронуты процессы, связанные с коллагеном и внеклеточным матриксом, а в легких усилилась активность генов, связанных с иммунным ответом и воспалением.
«Штрихкод» для стареющих клеток
Объединив химические сигналы с данными об активности генов, ученые выделили набор признаков, характерный для сенесцентных клеток. Они назвали его мультимодальным «штрихкодом».
В его основе лежат определенные пики рамановского спектра. Каждый из них связан с конкретными химическими соединениями или типами молекул. Вместе они позволяют отличать стареющие клетки от остальных.
«Объединив наиболее важные рамановские признаки с наиболее значимыми генетическими сигнатурами, мы смогли создать штрихкод, который помогает более объективно идентифицировать стареющие клетки», — говорит постдок MIT Сальваторе Соррентино.
Сейчас исследователи ускоряют работу системы. На данный момент анализ образца ткани площадью около 1 мм² занимает примерно 30 часов. В будущем команда хочет научиться быстро находить характерные рамановские сигналы на больших участках ткани.
Если технологию удастся адаптировать для человека, она потенциально позволит обнаруживать стареющие клетки без их разрушения. Один из авторов работы, исследователь MIT Чон Ун Кан, предполагает, что в будущем для этого можно будет создать эндоскоп, способный искать признаки клеточного старения непосредственно внутри организма.
