Nieuwe oorzaak van cel veroudering ontdekt

Deze nieuwe bevindingen kunnen grote implicaties hebben voor de behandeling van kanker en leeftijdgerelateerde gezondheid problemen.

Nieuw onderzoek van de USC Viterbi School of Engineering kan de sleutel zijn van ons begrip van hoe het verouderingsproces werkt. De bevindingen maken mogelijk de weg vrij voor betere behandelingen van kanker en revolutionaire nieuwe medicijnen die de gezondheid van de mens op latere enorm zouden kunnen verbeteren.

Het werk, van universitair docent chemische technologie en materiaalkunde Nick Graham en zijn team in samenwerking met Scott Fraser, Provost professor in de biologische wetenschappen en biomedische engineering, en Pin Wang, Zohrab A. Kaprielian fellow in engineering, is onlangs gepubliceerd in het Journal of Biological Chemistry.

“Om te drinken uit de fontein van de jeugd, moet je uitzoeken waar de fontein van de jeugd is, en begrijpen wat de fontein van de jeugd doet,” zei Graham. “We doen het tegenovergestelde, we proberen de redenen te bestuderen waarom cellen ouder worden, zodat we misschien behandelingen kunnen ontwerpen voor betere veroudering.”

Wat is de oorzaak dat cellen verouderen?

Om dit te bereiken richtte hoofdauteur Alireza Delfarah, een afgestudeerde student in het Graham lab, zich op senescentie, een natuurlijk proces waarbij cellen permanent stoppen met het maken van nieuwe cellen. Dit proces is een van de belangrijkste oorzaken van leeftijdsgerelateerde achteruitgang, die zich manifesteert in ziekten zoals artritis, osteoporose en hartaandoeningen.

“Senescente cellen zijn in feite het tegenovergestelde van stamcellen, die een onbeperkt potentieel voor zelf vernieuwing of deling hebben,” zei Delfarah. “Senescente cellen kunnen nooit meer delen. Het is een onomkeerbare toestand van arrestatie van de celcyclus.”

Het onderzoeksteam ontdekte dat de verouderende, senescente cellen stopten met het produceren van een klasse chemicaliën die nucleotiden worden genoemd, de bouwstenen van DNA. Toen ze jonge cellen namen en ze dwongen te stoppen met het produceren van nucleotiden, werden ze ouder of ouder.

“Dit betekent dat de productie van nucleotiden essentieel is om cellen jong te houden,” zei Delfarah. “Het betekent ook dat als we kunnen voorkomen dat cellen nucleotide synthese verliezen, de cellen langzamer verouderen.”

Het team van Graham onderzocht jonge cellen die robuust prolifereerden en voerde ze moleculen gelabeld met stabiele isotopen van koolstof, om na te gaan hoe de door een cel geconsumeerde voedingsstoffen werden verwerkt tot verschillende biochemische routes.

Scott Fraser en zijn lab werkten samen met het onderzoeksteam om 3D-beelden van de resultaten te ontwikkelen. De beelden onthulden onverwacht dat senescente cellen vaak twee kernen hebben en dat ze geen DNA synthetiseren.

Voorheen werd senescentie voornamelijk bestudeerd in cellen die fibroblasten worden genoemd, de meest voorkomende cellen die het bindweefsel bij dieren omvatten. Het team van Graham concentreert zich in plaats daarvan op hoe senescentie optreedt in epitheel cellen, de cellen langs de oppervlakken van de organen en structuren in het lichaam en het type cellen waarin de meeste vormen van kanker voorkomen.

Graham zei dat senescentie het meest bekend staat als de beschermende barrière van het lichaam tegen kanker: wanneer cellen schade oplopen die het risico loopt zich te ontwikkelen tot kanker, komen ze in senescentie en stoppen ze met prolifereren, zodat de kanker zich niet ontwikkelt en zich verspreidt.

“Soms praten mensen over veroudering als een tweesnijdend zwaard, dat het beschermt tegen kanker, en dat is een goede zaak,” zei Graham. “Maar dan bevordert het ook veroudering en ziekten zoals diabetes, hartstoornissen of atherosclerose en algemene weefsel disfunctie,” zei hij.

Graham zei dat het doel niet was om senescentie volledig te voorkomen, omdat dat kankercellen zou kunnen ontketenen.

“Maar dan, anderzijds, zouden we een manier willen vinden om senescente cellen te verwijderen om gezond ouder worden en een betere functie te bevorderen,” zei hij.

Graham zei dat het onderzoek van het team toepassingen heeft in het opkomende gebied van senolytica, de ontwikkeling van medicijnen die mogelijk in staat zijn om verouderende cellen te elimineren. Hij zei dat klinische proeven bij mensen zich nog in een vroeg stadium bevinden, maar studies met muizen hebben aangetoond dat muizen ouder worden door de eliminerende cellen beter te laten verouderen, met een productievere levensduur.

“Ze kunnen een muis nemen die verouderd en in functie achteruitgaat, deze behandelen met senolytische medicijnen om de senescente cellen te elimineren, en de muis is verjongd. Als het iets is, zijn het deze senolytische medicijnen die de fontein van de jeugd zijn,” zei Graham.

Hij voegde eraan toe dat het voor het ontwerpen van succesvolle senolytische medicijnen belangrijk was om te identificeren wat uniek is aan senescente cellen, zodat medicijnen de normale, niet-senescente cellen niet beïnvloeden.

“Dat is waar we binnenkomen – het bestuderen van senescent celmetabolisme en proberen erachter te komen hoe de senescent cellen uniek zijn, zodat je gerichte therapieën rond deze metabole routes kunt ontwerpen,” zei Graham.

Bron: sciencedaily.com

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *