Эмбрионы, по-видимому, обращают вспять свои биологические часы на ранних стадиях развития

Когда люди стареют, то же самое происходит со всеми нашими клетками, которые со временем накапливают повреждения. Но почему наши потомки не наследуют эти изменения — по сути, старение ребенка до рождения — остается загадкой. “Когда вы рождаетесь, вы не наследуете возраст своих родителей”, - говорит Юкико Ямасита, биолог по развитию из Массачусетского технологического института, которая изучает бессмертие половых клеток, таких как яйцеклетки или сперматозоиды. “По какой-то причине ты на нуле”.

Эксперты когда-то думали, что клетки зародышевой линии могут быть нестареющими - каким-то образом защищенными от течения времени (SN: 3/10/04). Но исследования показали признаки старения яйцеклеток и сперматозоидов, опровергающие эту идею. Поэтому исследователи выдвинули гипотезу, что клетки зародышевой линии могут вместо этого сбросить свой возраст после зачатия, обратив вспять любые повреждения.

В новом исследовании ученые описывают доказательства, подтверждающие эту гипотезу омоложения. Как клетки зародышевой линии мыши, так и клетки зародышевой линии человека, по-видимому, теряют свой биологический возраст на ранних стадиях развития эмбриона. Период омоложения, который наступает после прикрепления эмбриона к матке, приводит растущий эмбрион к самому молодому биологическому возрасту, получившему название “эпицентр”, сообщают исследователи 25 июня в журнале Science Advances.

Понимание того, как половые клетки обращают вспять старение, может помочь исследователям разработать методы лечения возрастных заболеваний, таких как артрит или болезнь Паркинсона, говорит Витторио Себастьяно, биолог развития из медицинской школы Стэнфордского университета, который не принимал участия в работе. При таких заболеваниях определенные клетки могут стать дисфункциональными из-за повреждения. Сброс возраста этих клеток мог бы предотвратить проблемы с ними.

Возможно, что этот период омоложения “можно каким-то образом использовать и перехватить, чтобы в основном попытаться стимулировать аналогичные процессы омоложения в нормальных клетках”, - говорит Себастьяно.

Вадим Гладышев, биохимик и генетик, изучающий старение в Гарвардской медицинской школе и женской больнице Бригама в Бостоне, и его коллеги использовали молекулярные часы, чтобы предсказать приблизительный возраст эмбрионов мыши на ранних стадиях развития. Часы измеряют эпигенетические изменения, химические метки на ДНК, которые могут накапливаться по мере старения клеток или воздействия таких факторов, как загрязнение окружающей среды. Такие метки могут изменять активность гена, но не информацию, которую содержит ген.

Ученые изучали биологический возраст эмбрионов, который относится к функции и здоровью клеток, в отличие от хронологического возраста, который измеряется в годах (SN: 7/13/16). Отслеживая эпигенетические изменения, команда обнаружила, что возраст эмбрионов мыши оставался постоянным на первых стадиях деления клеток сразу после оплодотворения. Но примерно к 6,5—7,5 дням развития, после того как эмбрион был прикреплен к матке, средний биологический возраст эмбрионов уменьшился - признак того, что клетки подвергаются какому-то процессу омоложения. Исследователи говорят, что эпицентр развития эмбриона мыши может находиться где-то между 4,5 и 10,5 днями после оплодотворения. В какой-то момент развития, хотя точный момент все еще неясен, биологический возраст эмбрионов мыши начал увеличиваться.

Изучение человеческих эмбрионов на самых ранних стадиях развития запрещено, поэтому аналогичные данные для людей были недоступны, говорит Гладышев. Но некоторые человеческие эмбрионы, которые были немного дальше в развитии, чем эмбрионы мыши, не сразу состарились, намекая на то, что аналогичный процесс происходит и у людей.

Исследование является первым шагом и “вызывает больше вопросов, чем ответов”, - говорит Себастьяно, - “и это здорово”. Некоторые из этих вопросов таковы: какой механизм заставляет клетки сбрасывать свой возраст? Существуют ли специфические гены, которые контролируют этот процесс? Все ли живые существа омолаживаются таким образом?

Тем не менее, есть причины проявлять осторожность при интерпретации результатов, говорит Ямасита, который не принимал участия в исследовании. Вполне возможно, что эпигенетические изменения - это только часть истории, поэтому полагаться исключительно на них может привести к просчетам. Другие факторы, связанные с биологическим возрастом клетки, например, включают наличие в клетке нескольких копий определенных генов. В результате часы, которые измеряют эпигенетические изменения, могут не определять точную “точку отсчета" для клеток зародышевой линии. Будущая работа может раскрыть другие явления, которые помогают измерить возраст клеток, говорит Ямасита.