Мезенхимальные прогениторные клетки человека с отредактированным геном замедлили старение обезьян

Исследователи из Китая вводили немолодым обезьянам мезенхимальные прогениторные клетки человека на протяжении 44 недель и показали, что это процедура замедляет появление признаков старения, включая ухудшение памяти, уменьшение толщины коры мозга и остеопороз.

Старение характеризуется ухудшением функции стволовых клеток, и это позволяет предположить, что восполнение их запаса будет противодействовать возрастным изменениям. В качестве антивозрастного средства рассматриваются человеческие мезенхимальные прогениторные клетки (МПК) — мультипотентные клетки, получаемые из различных источников и способные дифференцироваться во многие типы клеток. Исследуются их терапевтические возможности при хронических состояниях, в том числе связанных с возрастом, таких как преждевременное снижение функции яичников, артрит, фиброз, возрастная астения. Поскольку иммуногенность МПК минимальна, они хорошо подходят для аллогенной терапии (то есть клетки не обязательно должны принадлежать пациенту).

Эффективность МПК обусловлена их мощными иммуномодулирующими и противовоспалительными свойствами, однако они могут потерять эти свойства при системном воспалении и окислительном стрессе. Поэтому начались попытки, в том числе авторов данного исследования, создать человеческие МПК, устойчивые к неблагоприятным условиям стареющих тканей. Однако эти сенорезистентные МПК до сих пор испытывали на животных как средство для терапии отдельных нарушений, а не старения в целом.

Авторы статьи в Cell обратили внимание на то, что в ядрах клеток старых приматов снижается уровень фактора транскрипции FOXO3, известного в том числе геропротекторными свойствами. Они предположили, что если повысить активность FOXO3 в стволовых клетках с помощью генного редактирования, их терапевтические свойства улучшатся.

Еще в 2019 году они получили такие эмбриональные стволовые клетки человека. В обеих аллелях гена FOXO3 этих клеток было выполнено редактирование, которое привело к замене остатков серина в двух из трех сайтов фосфорилирования на остатки аланина (FOXO3^2SA/2SA). В результате модифицированный белок не может фосфорилироваться и остается в ядре. МПК, дифференцированные из таких клеток, имеют повышенную устойчивость к старению, к неблагоприятному воздействию среды и дольше выживают в тканях грызунов.

В новом исследовании человеческие FOXO3^2SA/2SA МПК внутривенно вводили стареющим яванским макакам (Macaca fascicularis). Животных разделили на четыре возрастные группы: 3–5 лет (приблизительно эквивалентно возрасту человека 9–15 лет), 10–12 лет (30–36 лет человека), 16–19 лет (48–57 лет человека) и 19–23 года (57–69 лет человека). Эти группы использовали для построения тканеспецифических часов старения.

Инфузии клеток делали макакам из старшей группы два раза в неделю на протяжении 44 недель;. Макаков разделили на три подгруппы: одна получала отредактированные клетки, другая — человеческие МПК дикого типа, каждая доза составляла 2 × 10⁶ клеток на килограмм веса животного. Третья, контрольная группа получала инфузии физраствора. У животных исследовали образцы 61 типа тканей методами гистологии, тканевой трансприптомики и эпигеномики.

Показатели безопасности (контролировались количества иммунных клеток, связанных с ксенотранплантацией, уровень глюкозы, изменения веса) были благоприятными. Ни у одного из 16 животных, получавших модифицированные клетки, не развились опухоли. Также были обнаружены признаки омолаживающего действия, не сенсационные, но статистически значимые.

В тесте на сохранность памяти животные, получившие модифицированные клетки (но не животные из двух других групп) более успешно находили пищу. У них лучше сохранялась структура лобной и теменной коры мозга, плотность связей между нейронами.

Транскриптомный анализ крови продемонстрировал более «молодые» сигнатуры — подавление генов, связанных с клеточным старением, сенесцентно-ассоциированным секреторным фенотипом клеток (SASP), апоптозом, и активацию генов, вовлеченных в репарацию ДНК и аутофагию. Положительные изменения транскрипции были отмечены и в других тканях, особенно в гиппокампе, лобных долях, ганглиях задних корешков, фаллопиевых трубах и сигмовидной кишке. Замедлились транскриптомные и эпигенетические (на основе метилирования ДНК) часы старения, в том числе в женской репродуктивной системе, а также в коже, легких, скелетных мышцах, селезенке и гиппокампе. Снизились гистологические маркеры старения во всех органах, затормозились дегенеративные изменения в сосудах, нервной и других тканей, повысилась плотность костей.

Известно, что защитные эффекты клеток могут быть связаны с экзосомами, которые они выделяют. Авторы получили экзосомы из среды, в которой выращивались МПК, как модифицированные, так и дикого типа, и вводили эти экзосомы мышам. Транскриптомный анализ различные тканей и гистологические исследования подтвердили замедление старения. Экзосомы модифицированных клеток также повысили жизнеспособность человеческих клеток in vitro.

Таким образом, представлены доказательства того, что генетически модифицированные мезенхимальные прогениторные клетки человека замедляют старение приматов. По мнению авторов, подход, объединяющий стволовые клетки и технологии редактирования генов, может заложить основу для регенеративных методов борьбы с возрастным ухудшением здоровья.

Мезенхимальные стромальные клетки восстанавливают функции иммунной системы кошек после инфекционного перитонита