Znajdź zawartość

Badania na niewielkiej grupie ochotników po raz pierwszy przyniosły wyniki, które można uznać za odwrócenie działania zegara epigenetycznego. W ramach badań prowadzonych przez uczonych z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA) dziewięciu zdrowych ochotników przez rok przyjmowało koktajl złożony z trzech ogólnie dostępnych leków – hormonu wzrostu i dwóch leków przeciwcukrzycowych. Późniejsza analiza genomu wykazała, że średni wiek biologiczny uczestników badani zmniejszyl się o 2,5 roku. Oznaki odmłodzenia zauważono również w układzie odpornościowym badanych. Uzyskane wyniki zaskoczyły nawet samych badaczy. Spodziewałem się spowolnienia zegara biologicznego, ale nie odwrócenia jego działania. To coś przyszłościowego, mówi genetyk Steve Horvath, który prowadził analizę epigenetyczną. Autorzy badań ostrzegają jednak przed zbytnim entuzjazmem, gdyż były one prowadzone na małej próbie i nie było grupy kontrolnej. Być może uzyskano pozytywne wyniki. Jednak nie można ich uznać za bardzo solidne, gdyż grupa była mała i nie były to dobrze kontrolowane badania, zauważa biolog Wolfgang Wagner z Uniwersytetu w Aachen. Zegar epigenetyczny korzysta z epigenomu, czyli pełnego zestawu modyfikacji chemicznych DNA oraz białek histonów. Wzorce tych modyfikacji zmieniają się w czasie życia i podążają za wiekiem biologicznym danej osoby, który może być mniejszy lub większy niż jej wiek mierzony samym upływem czasu. Naukowcy odtwarzają zegar epigenetyczny wybierając z genomu miejsca metylacji DNA. W ciągu ostatnich lat Horvath, który jest pionierem badań zegara epigenetycznego, stworzył jedne z najbardziej precyzyjnych technik korzystania z tego zegara. Opisywane badania zorganizowano głównie po to, by sprawdzić, czy hormon wzrostu może być bezpiecznie stosowany w celu odtworzenia tkanki grasicy. Jest ona kluczowym narządem dla wydajnego działania układu odpornościowego. Wytwarzane w szpiku leukocyty dojrzewają wewnątrz grasicy, gdzie przekształcają się w wyspecjalizowane leukocyty T, zwalczające infekcje czy nowotwory. Jednak po okresie dojrzewania grasica zaczyna się kurczyć i jest coraz bardziej zapychana przez tłuszcz. Wcześniejsze badania na zwierzętach i ludziach sugerowały, że hormon wzrostu może stymulować regenerację grasicy. Problem jednak w tym, że hormon ten stymuluje również rozwój cukczycy. Dlatego też obok hormonu ochotnikom podawno dehydroepiandrosteron (DHEA) oraz metforminę. W badaniach Thymus Regeneration, Immunorestoration and Insulin Mitigation (TRIIM) prowadzonych przez immunologa Gergory'ego Fahy'ego wzięło udział 9 ochotników. Wszyscy to biali mężczyźni w wieku 51–65 lat. Fahy zainteresował się grasicą w latach 80., gdy dowiedział się o wynikach badań, w ramach których naukowcy wszczepili szczurom komórki wydzielające hormon wzrostu, a uzyskane wyniki sugerowały, że układ odpornościowy zwierząt uległ odmłodzeniu. Naukowca zdziwiło, że nikt nie podążył tym śladem i nie przeprowadził badań na ludziach. Zaczął więc badać grasicę. Mniej więcej 10 lat później, gdy miał 46 lat przez miesiąc aplikował sobie hormon wzrostu oraz DHEA i odkrył, że jego grasica nieco się zregenerowała. Podczas badań TRIIM uczeni sprawdzali u uczestników liczbę białych ciałek krwi. Stwierdzili, że uległa ona zwiększeniu do liczby typowej dla młodszej osoby. Ponadto na początku i na końcu badań wykonali obrazowanie grasicy za pomocą rezonansu magnetycznego. Zauważyli, że u 7 z 9 badanych zgromadzony w grasicy tłuszcz został zastąpiony przez zregenerowaną tkankę grasicy. Fahy wpadł wówczas na pomysł sprawdzenia zegara epigenetycznego badanych i poprosił o pomoc Horvatha. Ten zastosował cztery różne metody oceny wieku biologicznego każdego z pacjentów i za każdym razem odkrył jego znaczące obniżenie. To oznacza duży wpływ biologiczny zastosowanej terapii, mówi Horvath. Co więcej, efekt odmłodzenia nadal utrzymywał się u sześciu osób, które pół roku po zakończeniu testu oddały krew do ponownego przebadania. "Jako, że zmiany te zauważyliśmy u każdego z badanych i są one bardzo wyraźne, jestem optymistycznie nastawiony do uzyskanych wyników", mówi Horvath. Naukowcy planują teraz przeprowadzenie szerzej zakrojonych badań, do których chcą zaangażować osoby w różnym wieku, z różnych grup etnicznych oraz obu płci. Jak zauważa Horvath, metody regeneracji grasicy mogą być niezwykle użyteczne dla osób o upośledzonym układzie odpornościowym, w tym dla osób starszych. Infekcje są bowiem jedną z najważniejszych przyczyn zgonów osób po 70. roku życia. Z uzyskanych wyników cieszy się też Sam Palmer, specjalista od immunologii onkologicznej. Zauważa on, że poprawienie funkcjonowania układu odpornościowego będzie miało istotny wpływ na leczenie nie tylko infekcji, ale również nowotworów oraz chorób związanych ze starzeniem się. « powrót do artykułu

Dotąd sądzono, że limfocyty T powstają wyłącznie w grasicy. Okazuje się jednak, że są one wytwarzane także w migdałkach podniebiennych (Journal of Clinical Investigation). Naukowcy z 2 instytucji Uniwersytetu Stanowego Ohio odkryli w migdałkach limfocyty T na 5 etapach rozwoju. Przypominają one etapy rozwoju w grasicy, występują jednak również pewne różnice. Amerykanie ustalili, że komórki układu odpornościowego powstają w konkretnym rejonie migdałka - w pobliżu jego włóknistego rusztowania. Michael A. Caligiuri podkreśla, że na razie nie wiadomo, czy limfocyty T osiągają pełną dojrzałość w migdałkach, czy gdzie indziej. Wszystkie konsekwencje tego zjawiska dla ludzkiego zdrowia [...] nie są całkowicie poznane, a mogą mieć znaczenie dla chorób nowotworowych wywodzących się z limfocytów T, chorób autoimmunologicznych lub zlokalizowania źródła limfocytów T przy niedoczynności grasicy. Przyjrzymy się temu w ramach przyszłych badań - zapewnia główna autorka studium Susan McClory. Amerykanie zamierzają też ocenić, jaka część limfocytów T powstaje w grasicy, a jaka w migdałkach. McClory, Caligiuri i inni wykorzystali w studium tkankę migdałków, pozyskaną od dzieci przechodzących tonsillektomię, czyli zabieg wyłuszczenia migdałów, a także tkankę grasicy, pozostałą po pediatrycznych operacjach torakochirurgicznych. Posługując się cechami molekularnymi limfocytów T z grasicy, naukowcy zidentyfikowali 5 populacji komórek dojrzewających w migdałkach podniebiennych. Dwie pierwsze przypominały najwcześniejsze etapy rozwoju w grasicy, a piąta prawie dojrzałe limfocyty grasiczne. Komórki z wszystkich 5 populacji były zdolne do przekształcenia się w limfocyty T, a przedstawiciele 4 pierwszych w komórki NK.

Po chemioterapii u wielu osób dochodzi do remisji, jednak w pewnych sytuacjach choroba nawraca, w dodatku często guzy są oporne na leki, które wcześniej działały. Teraz naukowcy z MIT-u zademonstrowali na myszach z chłoniakami, że część komórek nowotworowych ukrywa się w grasicy, gdzie przed działaniem leków zabezpieczają je czynniki wzrostu (cytokiny). Prof. Michael Hemann uważa, że to właśnie ci uciekinierzy odpowiadają za nawroty choroby. Amerykanie planują eksperymenty, podczas których wypróbowano by leki zaburzające działanie ochronnych czynników. Pierwotnie opracowano je do walki z zapaleniem stawów i obecnie trwają testy kliniczne oceniające ich przydatność w terapii tej grupy schorzeń. Specjaliści z MIT-u mają nadzieję, że gdy lek ten zastosuje się razem z chemią, zostaną wyeliminowane wszystkie komórki nowotworowe, także te, którym dotąd udawało się umknąć. Zespół, w skład którego poza Hemannem wchodził także Luke Gilbert, podawał myszom cytostatyk doksorubicynę. Ustalono, że w czasie leczenia komórki nabłonka naczyń krwionośnych wydzielały cytokiny. Nie wiadomo, czemu się tak dzieje, ale naukowcy przypuszczają, że chemioterapia prowadzi do uszkodzenia DNA, przez co komórki wyściełające naczynia angażują się w reakcję stresową, która w zwykłych okolicznościach ma zabezpieczać komórki progenitorowe (przypominają one komórki macierzyste, tyle że przekształcają się wyłącznie w jeden lub kilka rodzajów dojrzałych komórek). Reakcja stresowa obejmuje wydzielanie cytokin, m.in. interleukiny-6 (IL-6). Ma ona pomóc komórce przetrwać. W odpowiedzi na stres środowiskowy uruchamia się wbudowana reakcja chronienia uprzywilejowanych komórek w danym rejonie, np. progenitorowych. Pod wpływem stosowanych terapii onkologicznych komórki rakowe zapożyczają te szlaki [dostosowując je do własnych potrzeb] – wyjaśnia Hemann. Akademicy po raz pierwszy zaobserwowali ochronne sygnały wywołane przez chemioterapię w tzw. mikrootoczeniu guza. Komentując doniesienia z MIT-u, David Straus, specjalizujący się w chłoniakach lekarz z Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, uważa, że to bardzo interesujący model lekooporności – całkiem inny od tego, jaki się zwykle przedstawia. Teraz pozostaje sprawdzić, czy wyniki badań na myszach przekładają się na ludzi. Wydaje się, że nowy model leczenia powinien uzupełnić chemioterapię o substancje oddziałujące na IL-6 lub białko Bcl2, które jest aktywowane przez interleukinę-6 i powiadamia komórkę, by nie inicjowała procesów apoptycznych. Hemann i inni podejrzewają, że komórki nowotworowe ukrywają się nie tylko w grasicy, ale także w innych miejscach, np. szpiku kostnym. Wyniki są, wg nich, zaskakujące, ale spójne z wiedzą nt. utrzymywania homeostazy narządów.

Loty w kosmos są dużym wyzwaniem dla organizmu. Okazuje się też, że zmieniają aktywność genów kontrolujących reakcję immunologiczną i stresową. Pozwoliłoby to wyjaśnić, czemu astronauci są bardziej podatni na zachorowanie od osób, które pozostały na Ziemi. Immunobiolog Ty Lebsack i zespół z University of Arizona dodają, że biorąc pod uwagę to oraz istnienie mikroorganizmów doskonale funkcjonujących w stanie nieważkości, dalekie wyprawy w kosmos, np. na Marsa, mogą być dla nas groźniejsze, niż przypuszczaliśmy. Amerykanie obrali na cel grasicę – gruczoł z przedniego śródpiersia. Jak obrazowo tłumaczy Lebsack, stanowi on fabrykę i centrum treningowe limfocytów T. Immunolodzy porównali wzorce ekspresji genów z grasic czterech myszy, które wzięły udział w 13-dniowej misji STS-118 wahadłowca Endeavour, i równolicznej grupy kontrolnej przebywającej cały czas na Błękitnej Planecie. Okazało się, że zmianie – na większą lub mniejszą – uległo działanie aż 970 genów. Spadek czy wzrost aktywności dokonywał się w zakresie nawet do 1,5 raza. Kiedy zmiany uśredniono, wyszło na jaw, iż u wszystkich gryzoni latających wahadłowcem NASA znacznej zmianie uległa aktywność 12 genów grasicy. [...] Wpływały one głównie na cząsteczki sygnałowe, które biorą udział w programowanej śmierci komórek i regulują reakcję organizmu na stres. Apoptoza jest istotnym procesem, ponieważ pozwala wyeliminować komórki, które już nie są potrzebne lub uległy wykluczającemu naprawę uszkodzeniu. By wszystko przebiegało zgodnie z planem, musi nią jednak zawiadować układ odpornościowy. Wiele z wyciszonych genów spełnia ważną funkcję w utrzymywaniu równowagi. Potencjalnie z powodu tych różnic poza Ziemią można doświadczyć nasilonej śmierci komórkowej. Podobne wyniki uzyskano w prowadzonych na Ziemi badaniach nad wpływem mikrograwitacji na komórki układu odpornościowego. Wykorzystywano wtedy klinostaty, czyli urządzenia wolno obracające obiekty (w takich warunkach siła ciążenia nigdy nie jest doświadczana jako pochodząca z jednego stałego kierunku). Lebsack przypomina, że gdy w klinostacie umieszczano kultury limfocytów T, obserwowano ich nasiloną apoptozę. Kolejnym logicznym krokiem było więc sprawdzenie, czy te same skutki wystąpią u zwierząt wystawionych na wpływ rzeczywistej nieważkości. Studium naukowców z Arizony zostało sfinansowane przez NASA. Podczas badań posłużono się analizą mikromacierzy (ang. microarray analysis), która pozwala na jednoczesne monitorowanie aktywności setek genów.

Promienie słoneczne mogą pomóc w zwalczaniu chorób skóry oraz nowotworów, przyciągając komórki układu odpornościowego blisko powierzchni skóry. Eugene Butcher i zespół z Uniwersytetu Stanforda odkryli istnienie w skórze niezwykłego mechanizmu immunologicznego. Wiąże się on komórkami układu odpornościowego, komórkami dendrytycznymi, które w tym wypadku uczestniczą w przetworzeniu 7-dehydrocholesterolu (tzw. prowitaminy D3) w cholekalcyferol, czyli witaminę D3. Jest to jedna z niewielu witamin, którą organizm człowieka może wytworzyć sam pod wpływem światła. Cholekalcyferol "nakłania" limfocyty T do przeprowadzenia zmian powierzchniowych i migracji do najwyższych warstw skóry. Limfocyty T powstają w grasicy. Niszczą uszkodzone i zainfekowane komórki, odpowiadają także za regulowanie odpowiedzi immunologicznej. Odkrycie zespołu Butchera pozwala wyjaśnić, skąd limfocyty T dowiadują się o wywołanych słońcem uszkodzeniach DNA skóry. Słońce jest dla człowieka dobre, trzeba tylko pamiętać o umiarze — tłumaczy Hekla Sigmundsdottir. Badaczka przypomina też, że różne choroby skóry, m.in. łuszczycę, leczy się kremami z witaminą D3, których skuteczność opiera się najprawdopodobniej na przesuwaniu limfocytów T w pobliże powierzchni skóry. Coraz częściej naukowcy wspominają o tym, że komórki dendrytyczne z tkanek stykających się z otoczeniem, np. ze skóry lub nosa, kierują ruchem układu odpornościowego. Oznacza to, iż interpretują miejscowe warunki, a następnie kierują limfocyty T tam, gdzie są w danym momencie potrzebne (Nature Immunology). Komórki dendrytyczne można też nazwać nauczycielami, ponieważ prezentują innym komórkom układu immunologicznego fragmenty obcych substancji, z którymi mają walczyć.