Смелая идея аспиранта привела к прорыву в поиске «клеток-зомби»

Смелая идея аспиранта привела к созданию революционного метода отслеживания скрытых «клеток-зомби» в организме. Кредит: AI/ScienceDaily.com

Одной из главных проблем в исследованиях старения и заболеваний является отслеживание сенесцентных клеток. Эти клетки, часто называемые «клетками-зомби», прекращают делиться, но отказываются нормально отмирать. Со временем они накапливаются в организме и связываются с такими состояниями, как рак, болезнь Альцгеймера и сам процесс старения.

Ученые искали способы удаления или восстановления этих вредоносных клеток, но сталкивались с серьезным препятствием: исследователям было трудно надежно идентифицировать сенесцентные клетки, скрывающиеся среди здоровых клеток в живой ткани.

ДНК-аптамеры помогают исследователям идентифицировать сенесцентные клетки

Команда из клиники Майо заявляет, что нашла многообещающую новую стратегию. В журнале Aging Cell исследователи описывают метод, использующий молекулы, называемые «аптамерами», для маркировки сенесцентных клеток.

Аптамеры — это короткие цепочки синтетической ДНК, которые естественным образом сворачиваются в сложные трехмерные формы. Эти формы позволяют им прикрепляться к определенным белкам, находящимся на поверхности клеток.

Работая с клетками мышей, ученые просканировали более 100 триллионов случайных последовательностей ДНК и идентифицировали несколько редких аптамеров, способных связываться с белками, ассоциированными с сенесцентными клетками. После прикрепления аптамеры эффективно помечали эти клетки для идентификации.

«Этот подход установил принцип, что аптамеры — это технология, которую можно использовать для отличия сенесцентных клеток от здоровых, — говорит биохимик и молекулярный биолог Джим Махер III, ведущий исследователь исследования. — Хотя это исследование является первым шагом, результаты показывают, что в конечном итоге этот подход может быть применен к клеткам человека».

Случайный разговор привел к открытию

Проект начался с неожиданной идеи, возникшей во время случайной беседы между аспирантами клиники Майо.

Кинан Пирсон, недавно получивший степень в Высшей школе биомедицинских наук клиники Майо, изучал, как аптамеры можно использовать против рака мозга или нейродегенеративных заболеваний, работая с доктором Махером.

В другом месте кампуса Сара Яхим, также завершавшая в то время аспирантские исследования, изучала старение и сенесцентные клетки в лаборатории Натана ЛеБрассёра.

Два студента пересеклись во время научного мероприятия и начали обсуждать свои диссертационные проекты. Доктор Пирсон задумался, можно ли адаптировать технологию аптамеров для распознавания сенесцентных клеток.

«Я подумал, что идея хорошая, но я не знал о процессе подготовки сенесцентных клеток для их тестирования, и это была область знаний Сары», — говорит доктор Пирсон, ставший ведущим автором публикации.

Исследователи преследуют «сумасшедшую» идею

Студенты представили идею своим научным руководителям, а также исследователю Даррену Бейкеру, чья работа сосредоточена на терапии, нацеленной на сенесцентные клетки.

Доктор Махер говорит, что поначалу концепция звучала «сумасшедшей», но достаточно интригующей, чтобы изучить ее дальше. В конечном итоге наставники поддержали сотрудничество.

«Честно говоря, нам понравилось, что это была идея студентов и реальный синергизм двух областей исследований», — говорит доктор Махер.

Исследование продвигалось быстро. Ранние эксперименты дали обнадеживающие результаты раньше, чем ожидалось, что побудило команду привлечь дополнительных студентов из нескольких лабораторий. Тогдашние аспиранты Брэндон Уилбэнкс, Луис Прието и студент программы M.D.-Ph.D. Кэролайн Доэрти внесли свой вклад, используя специализированные методы, включая передовую микроскопию и анализ более широкого спектра образцов тканей.

«Стало обнадеживающе прилагать больше усилий, — говорит доктор Яхим, — потому что мы могли сказать, что это проект, который увенчается успехом».

Новые подсказки о биологии «клеток-зомби»

Исследование может предложить не только новый способ идентификации сенесцентных клеток. Оно также раскрыло информацию о самих клетках.

«На сегодняшний день не существует универсальных маркеров, характеризующих сенесцентные клетки, — говорит доктор Махер. — Наше исследование было задумано как открытое в отношении целевых поверхностных молекул на сенесцентных клетках. Красота этого подхода в том, что мы позволяем аптамерам выбирать молекулы, с которыми они будут связываться».

Несколько аптамеров прикрепились к варианту фибронектина, белка, обнаруженного на поверхности клеток мышей. Исследователи пока не понимают, как именно этот вариант фибронектина связан с сенесценцией, но эта находка может помочь ученым лучше определить, что делает сенесцентные клетки уникальными.

Будущий потенциал для лечения старения и болезней

Исследователи предупреждают, что потребуются дополнительные исследования, прежде чем аптамеры смогут надежно идентифицировать сенесцентные клетки у людей.

Тем не менее, технология может в конечном итоге стать гораздо большим, чем просто инструментом обнаружения. Ученые полагают, что аптамеры однажды смогут доставлять терапию непосредственно к сенесцентным клеткам, обеспечивая высокоточные методы лечения.

Доктор Пирсон отмечает, что аптамеры также дешевле и более адаптируемы, чем традиционные антитела, которые обычно используются для различения разных типов клеток.

«Этот проект продемонстрировал новую концепцию, — говорит доктор Махер. — Будущие исследования могут расширить подход для применений, связанных с сенесцентными клетками при заболеваниях человека».

Источники:

Материалы предоставлены клиникой Майо.

Keenan S. Pearson, Sarah K. Jachim, Caroline D. Doherty, Brandon A. Wilbanks, Luis I. Prieto, Maria Dugan, Darren J. Baker, Nathan K. LeBrasseur, L. James Maher. An Unbiased Cell‐Culture Selection Yields DNA Aptamers as Novel Senescent Cell‐Specific Reagents. Aging Cell, 2025; 24 (11) DOI: 10.1111/acel.70245