Сенесцентные клетки кожи, которые часто называют клетками-зомби, потому что они отжили своё, но так и не умерли, существуют в человеческом организме как кажущийся парадокс, вызывая воспаление и способствуя развитию болезней, но при этом помогая иммунной системе заживлять раны. Новые открытия могут объяснить причину этого: не все стареющие клетки кожи одинаковы.
Исследователи из Университета Джона Хопкинса выявили три подтипа стареющих клеток кожи с разными формами, биомаркерами и функциями — это может дать ученым возможность выявлять и уничтожать вредные типы, оставляя полезные нетронутыми. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.
«Мы знаем, что стареющие клетки кожи отличаются от стареющих иммунных или мышечных клеток. Но в рамках одного типа стареющие клетки часто считаются одинаковыми — например, клетки кожи либо стареют, либо нет», — говорит Джуд Филлип, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Университете Джона Хопкинса. «Но мы обнаружили, что когда клетка кожи впадает в старение, или зомбиподобное состояние, она может пойти по одному из трех различных путей, каждый из которых приводит к появлению несколько иного подтипа».
Используя новые достижения в области машинного обучения, исследователи сравнили образцы клеток кожи 50 здоровых доноров в возрасте от 20 до 90 лет. Ученые выделили фибробласты — клетки, которые производят строительный каркас, придающий тканям структуру, — связанные с кожной тканью, и подтолкнули их к старению, повредив ДНК, что происходит при старении. Поскольку стареющие клетки накапливаются естественным образом по мере взросления человека, состаренные образцы содержали смесь здоровых/нестареющих и стареющих фибробластов.
Используя красители, исследователи смогли получить изображения форм клеток и окрашенных элементов, которые указывают на стареющие клетки. Алгоритмы измерили 87 физических характеристик каждой клетки и рассортировали фибробласты по группам. Фибробласты имеют 11 форм и размеров, 3 из которых отличаются от стареющих клеток кожи, обнаружили исследователи. Только один подтип стареющих фибробластов, который исследователи назвали C10, был более распространен среди пожилых доноров.
В чашках Петри каждый подтип по-разному реагировал на воздействие существующих лекарств, предназначенных для уничтожения клеток-зомби. Например, дазатиниб + кверцетин, препарат, проходящий клинические испытания, наиболее эффективно уничтожал фибробласты C7, но не смог убить C10.
Хотя необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, какой подтип фибробластов вреден, полученные результаты показывают, что лекарства могут быть направлены только на один подтип. «С новыми результатами у нас появились инструменты для разработки лекарств или терапий, которые будут направлены на подтип старения, вызывающий воспаление и болезни, как только он будет идентифицирован», — говорит Филлип.
Более точное нацеливание на старение может принести пользу в лечении рака. Некоторые методы разрабатываются таким образом, чтобы запустить процесс старения в раковых клетках, превращая неконтролируемо размножающиеся раковые клетки в «мертвые» клетки-зомби. Хотя эти методы лечения могут остановить рост опухоли, они оставляют после себя стареющие клетки. Побочным эффектом химиотерапевтических препаратов является то, что они подталкивают к старению фибробласты. Накопление стареющих клеток во время лечения может быть проблематичным, поскольку они могут способствовать развитию воспаления в тот момент, когда иммунная система наиболее уязвима.
Пациентам может помочь препарат, назначаемый после химиотерапии, который удаляет вредные и оставляет полезные стареющие клетки. Такие препараты называются сенотерапевтическими.
Далее исследователи планируют изучить подтипы старения в образцах тканей, а не только в колбах и чашках Петри, чтобы понять, как подтипы могут быть связаны с заболеваниями кожи и возрастными болезнями. «Мы надеемся, что наша технология будет использоваться для предсказания того, какие лекарства могут эффективно воздействовать на стареющие клетки, способствующие развитию заболеваний», — надеется Филлип.
