Ο χρόνος γύρισε πίσω!

Μπορεί ο χρόνος να γυρίσει πίσω; Γιατί όχι! Με πρωτοσέλιδο τίτλο «Γυρνώντας πίσω τον χρόνο» παρουσιάστηκαν στο τεύχος της επιστημονικής επιθεώρησης «Nature» της 3ης Δεκεμβρίου τα αποτελέσματα έρευνας επιστημόνων με βάση το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, οι οποίοι κατάφεραν να «σβήσουν» τα σημάδια της γήρανσης από το γενετικό υλικό τραυματισμένων κυττάρων του οπτικού νεύρου, επαναφέροντάς τα στη «νεανική» τους κατάσταση και χαρίζοντας σε ποντίκια τη χαμένη τους όραση. Το επίτευγμα θεωρείται σπουδαίο για την επιστημονική κοινότητα, δεν θα πρέπει ωστόσο να είμαστε βιαστικοί για εφαρμογή της τεχνικής στον άνθρωπο, αφού οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν εάν θα μπορούσε να λειτουργήσει σε αυτόν το ίδιο αποδοτικά. Ας δούμε με ποιον τρόπο οι ερευνητές γύρισαν πίσω το ρολόι και ποιο επιστημονικό υπόβαθρο επέτρεψε την ανακάλυψη αυτή.

Επαναπρογραμματισμός κυττάρου

Το 2012 το Νομπέλ Φυσιολογίας και Ιατρικής αποδίδεται στους ερευνητές Σίνια Γιαμανάκα και Τζον Γκέρντεν. Εξι χρόνια νωρίτερα, ο πρώτος είχε δημοσιεύσει από κοινού με τον ερευνητή Καζουτόσι Τακαχάσι μια εργασία η οποία αποτέλεσε σταθμό στη βιολογία των βλαστικών κυττάρων: οι ερευνητές είχαν καταφέρει, επάγοντας την έκφραση τεσσάρων μόλις γονιδίων, να μετατρέψουν ένα διαφοροποιημένο κύτταρο σε πολυδύναμο βλαστικό κύτταρο, μια διαδικασία η οποία ονομάζεται επαναπρογραμματισμός κυττάρων. Τι σημαίνει αυτό; Οτι ένα κύτταρο του δέρματος, παραδείγματος χάριν, μπορεί να καλλιεργηθεί σε ένα διαφανές πιατάκι του εργαστηρίου και έπειτα να απο-διαφοροποιηθεί, να επανέλθει δηλαδή σε μια κατάσταση από την οποία μπορούν να προκύψουν σχεδόν όλοι οι τύποι κυττάρων. Τα γονίδια τα οποία προκαλούν αυτή την αντιστροφή είναι τέσσερα και οι πρωτεΐνες οι οποίες παράγονται από αυτά είθισται να ονομάζονται από την επιστημονική κοινότητα «παράγοντες Γιαμανάκα».

Αναγέννηση
οπτικών νεύρων

Ακριβώς αυτούς τους παράγοντες χρησιμοποίησαν οι επιστήμονες για να επαναφέρουν ήδη διαφοροποιημένα κύτταρα του οπτικού νεύρου στο σημείο όπου ξεκίνησε ο σχηματισμός τους. Ή μάλλον, για την ακρίβεια, στο στάδιο στο οποίο αυτά ξεκίνησαν να διαφοροποιούνται. Και αυτό επειδή προηγούμενες έρευνες σε ποντίκια έχουν καταδείξει ότι in vivo, δηλαδή στο εσωτερικό ενός οργανισμού, ο μετασχηματισμός διαφοροποιημένων κυττάρων σε πολυδύναμα βλαστικά κύτταρα οδηγεί στον σχηματισμό τερατώματος, έναν τύπο όγκου ο οποίος αποτελείται από διαφορετικούς τύπους κυττάρων. Οι ερευνητές λοιπόν επιχείρησαν να επαναφέρουν μεν το κύτταρο σε μια πρότερη κατάσταση, αλλά όχι σε τέτοιον βαθμό ώστε αυτό να μετατραπεί σε βλαστικό κύτταρο και να χάσει την «ταυτότητά» του. Πράγματι, οι επιστήμονες βρήκαν ότι αυτό μπορεί να επιτευχθεί με την επαγωγή τριών από τους τέσσερις παράγοντες Γιαμανάκα.

Εχοντας καταφέρει (σε εργαστηριακές συνθήκες) να επαναφέρουν κύτταρα σε αυτό το στάδιο, πραγματοποίησαν σε ένα επόμενο βήμα τις δοκιμές σε ποντίκια που είχαν χάσει την όρασή τους έπειτα από τεχνητό τραυματισμό στα κύτταρα του οπτικού νεύρου. Το νεύρο αυτό μεταφέρει τα οπτικά ερεθίσματα από το μάτι στον εγκέφαλο. Αφού χορήγησαν στα ποντίκια το κοκτέιλ που περιείχε τους τρεις παράγοντες, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα κύτταρα άρχισαν να επανέρχονται σε μια πιο «νεανική» κατάσταση, κάτι το οποίο επέτρεψε την εκ νέου διαφοροποίησή τους σε κύτταρα του οπτικού νεύρου και ως εκ τούτου την αναγέννηση του τελευταίου. Για να διαπιστώσουν εάν η αναγέννηση του οπτικού νεύρου συνεπάγεται και την επαναφορά της όρασης, οι επιστήμονες άφησαν τα ποντίκια σε έναν θάλαμο στα τοιχώματα του οποίου κινούνταν συνεχώς ασπρόμαυρες λωρίδες. Εάν το ποντίκι έμενε απαθές, σήμαινε ότι δεν μπορούσε να διακρίνει τις λωρίδες, ενώ αν παρακολουθούσε την κίνησή τους, σήμαινε ότι η όραση είχε επανέλθει. Το αποτέλεσμα ήταν παραπάνω από ενθαρρυντικό: Τα ποντίκια στα οποία είχε χορηγηθεί το κοκτέιλ μπορούσαν να δουν ξανά. «Χρησιμοποιήσαμε την τεχνική αυτή για την αναγέννηση οπτικών νεύρων», σημείωσε στο ΒΗΜΑ-Science ο ερευνητής και πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης Γιούαντενκ Λου, συμπληρώνοντας ότι «προς το παρόν η τεχνική αυτή απέδωσε σε ποντίκια. Σε ένα επόμενο βήμα θα επιχειρήσουμε να την εφαρμόσουμε σε πρωτεύοντα, ενώ θα δοκιμάσουμε και σε άλλα όργανα εκτός του ματιού».

Καθοριστική
η επιγενετική

Ενα εξαιρετικά σημαντικό κομμάτι της έρευνας είναι ότι οι ερευνητές κατάφεραν να αποσαφηνίσουν μέσω ποιου μηχανισμού τα κύτταρα μπορούν να επανέλθουν στη νεανική τους κατάσταση. Ο μηχανισμός αυτός εμπλέκει τις επιγενετικές τροποποιήσεις. Θα μπορούσαμε να φανταστούμε τις τροποποιήσεις αυτές σαν σημάδια κιμωλίας επάνω στο μόριο DNA. Αυτά τα σημάδια μπορούν να «γράφονται» και να «σβήνουν», ενώ η παρουσία τους ή η απουσία τους ελέγχει την έκφραση των γονιδίων. Κάθε στάδιο της ανάπτυξης ενός κυττάρου έχει μια χαρακτηριστική κατανομή επιγενετικών σημαδιών στο γενετικό υλικό. Ενα από τα σημάδια αυτά είναι οι μεθυλομάδες, χημικές ενώσεις οι οποίες προστίθενται στο γενετικό υλικό και αποσιωπούν τα γονίδια, δηλαδή εμποδίζουν την έκφρασή τους. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι κατά τη διαδικασία του κυτταρικού επαναπρογραμματισμού τα μέχρι πρότινος διαφοροποιημένα κύτταρα απέκτησαν το πρότυπο κατανομής μεθυλομάδων των νεανικών κυττάρων. Μάλιστα, στην ίδια σειρά πειραμάτων επιχείρησαν να διατηρήσουν σταθερή την κατανομή των μεθυλομάδων στο γενετικό υλικό καθώς μετέτρεπαν ένα διαφοροποιημένο κύτταρο σε βλαστικό. Οπως διαπίστωσαν, η όραση των ποντικών δεν επανήλθε, εύρημα που καταδεικνύει ότι οι επιγενετικές αλλαγές διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη γήρανση των κυττάρων. Πάντως, πολλά ερωτήματα παραμένουν αναπάντητα: Με ποιον τρόπο ακριβώς οι επιγενετικές τροποποιήσεις μπορούν να «γυρίσουν πίσω» το ρολόι των κυττάρων; Ή, ακόμη, μπορεί η ηλικία να αντιστραφεί εξίσου και σε άλλους κυτταρικούς ιστούς; Οι ολοένα και πιο συναρπαστικές έρευνες στο πεδίο των βλαστικών κυττάρων και της επιγενετικής θα δώσουν ενδεχομένως σύντομα απαντήσεις.

Η εφαρμογή της τεχνικής σε ανθρώπους

Η τεχνική μέσω της οποίας επανήλθε η όραση σε ποντίκια δοκιμάζεται ήδη σε προκλινικές μελέτες, με προοπτική τη χρήση της σε ανθρώπους. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η εν λόγω τεχνική θα μπορούσε δυνητικά να αποτελέσει μία θεραπεία για την απώλεια της όρασης, όμως θα χρειαστεί πολύς χρόνος και πολλές συμπληρωματικές έρευνες για να αποδειχθεί η καταλληλότητά της για τον άνθρωπο.

Κουρδίζοντας το επιγενετικό ρολόι

Το επιγενετικό ρολόι είναι ένα βιοχημικό τεστ με τη χρήση του οποίου προσδιορίζεται η βιολογική ηλικία με βάση τον τρόπο με τον οποίο επιγενετικά σημάδια, και συγκεκριμένα οι μεθυλομάδες, είναι κατανεμημένα στο γενετικό υλικό. Τα ευρήματα των επιστημόνων, όπως οι ίδιοι σημειώνουν, καταδεικνύουν ότι ο τρόπος με τον οποίο μεθυλιώνεται το DNA δεν είναι απλώς μια ένδειξη της ηλικίας των κυττάρων, αλλά αποτελεί καθοριστικό παράγοντα διαμόρφωσης της ηλικίας του κυττάρου. Οπως σημείωσε ο επικεφαλής της δημοσίευσης Ντέιβιντ Σίνκλερ σε σχετικές δηλώσεις του στην επιστημονική επιθεώρηση «Nature», «το γεγονός ότι μπορούμε να επαναφέρουμε την ηλικία ενός κυττάρου υποδηλώνει ότι υπάρχει στο γενετικό υλικό η πληροφορία της “νεότητας”, κατ’ αναλογία ενός αντιγράφου ασφαλείας ενός λογισμικού στον υπολογιστή. Το ερώτημα είναι πού ακριβώς βρίσκεται αυτή η πληροφορία και με ποιον τρόπο το κύτταρο αποκτά πρόσβαση σε αυτή κατά τη διάρκεια του επαναπρογραμματισμού του». Οι απαντήσεις αναμένονται με, αν μη τι άλλο, εξαιρετικό ενδιαφέρον!