nauki ścisłe
Autor: David Stipp | dodano: 2012-08-22
Komórkowa bierność i zdrada

Trwałe zaprzestanie dokonywania przez komórkę podziałów długo uważano za jedną z form obrony przed nowotworzeniem. Coraz więcej wskazuje jednak, że jest to przyczyną starzenia się i może zwiększać ryzyko rozwoju nowotworów

W 1999 roku Jan M. Van Deursen i jego współpracownicy z Mayo Clinic w Rochester w stanie Minnesota postanowili sprawdzić, czy uszkodzenie struktury chromosomów może być przyczyną nowotworzenia. Pozbawili więc myszy genu kodującego jedno z białek zaangażowanych w utrzymywanie integralności chromosomów. Jego brak zaburzył strukturę nici DNA w komórkach gryzoni, ale, co zdumiewające, nie zwiększyło to u nich poważnie ryzyka rozwoju nowotworów. Pojawiły się za to liczne inne nieprawidłowości, w tym zaćma, zaniki mięśni i podskórnej tkanki tłuszczowej oraz narastające skrzywienie kręgosłupa, nadające myszom wygląd kojarzący się z jednogarbnymi wielbłądami. Większość zwierząt umierała przedwcześnie.

Van Deursen nie miał pojęcia, w jaki sposób wyjaśnić takie odzwierciedlenie nieprawidłowości. W 2002 roku natknął się jednak na doniesienie na temat przedwcześnie starzejących się myszy, a w nim – na zdjęcia zwierząt, u których wraz z wiekiem rozwijały się charakterystyczne garby. Badacz nagle uświadomił sobie, że jego garbate myszy także starzały się niezwykle szybko. Zespół z Mayo Clinic przeprowadził dodatkowe analizy i odkrył, że w tkankach gryzoni wiele komórek przedwcześnie przechodziło w stan spoczynkowy nazywany senescencją (cellular senescence), trwale tracąc zdolność do podziałów i wykazując liczne inne nieprawidłowości. Zanik podziałów komórek tłumaczył, skąd brały się zaobserwowane przez zespół zaburzenia w budowie szkieletu, mięśni, oczu i skóry zwierząt.

Naukowcy wprowadzili więc do genomów myszy drugą zmianę, czego konsekwencją była eliminacja komórek wchodzących w stan senescencji. Okazało się, że w ten sposób spowolnili niektóre aspekty procesu starzenia się zwierząt. Publikacja tych wyników w listopadzie ubiegłego roku ożywiła pochodzącą sprzed półwiecza kontrowersyjną koncepcję głoszącą, że zanik aktywności podziałowej komórek powoduje z czasem starczą degenerację organizmu. Senescencja znalazła się w centrum uwagi badaczy procesów starzenia się – i zresztą nie tylko ich. Przez długi czas uważano ją bowiem za rodzaj obrony przed nowotworzeniem. Tymczasem najnowsze badania wykazały dwoistość jej działania: pod pewnymi względami rzeczywiście hamuje, ale pod innymi promuje wzrost guzów.

Nowe odkrycia wskazują, że spowolnienie przechodzenia komórek w stan senescencji opóźnia rozwój nowotworów i innych chorób wieku podeszłego. Złożonych manipulacji genetycznych, zastosowanych w Mayo do likwidacji komórek senescentnych w organizmach myszy, nie można wykorzystać w przypadku ludzi. Ale nie wszystko stracone. Podobny skutek uda się zapewne osiągnąć prostszymi metodami.

Stare, zmęczone komórki
Historia badań komórek senescentnych obfituje we frapujące niespodzianki i głębokie korekty. Początkowo uważano, że komórki te po prostu wyczerpały swój potencjał podziałowy. W 1961 roku współodkrywca senescencji Leonard Hayflick ustalił, że nieznany rodzaj molekularnego przełącznika wprowadza ludzkie komórki w stan spoczynku po około 50 cyklach replikacji. Postulował, że taki „licznik” (limit Hayflicka) może mieć związek z procesami starzenia się organizmu, ponieważ wstrzymanie podziałów komórek nie pozwala uzupełniać ubytków powstających w tkankach wskutek różnego rodzaju uszkodzeń. Przypuszczał jednocześnie, że komórki są zaprogramowane na ograniczoną liczbę podziałów, bowiem zmniejsza to ryzyko niekontrolowanej proliferacji komórek uszkodzonych, zagrażającej ich zezłośliwieniem. Innymi słowy, wkład senescencji w starzenie się byłby słoną ceną za ochronę naszych organizmów przed rakiem.

Tezę o związku przyczynowym między starzeniem się a senescencją komórkową umocniło odkrycie molekularnego mechanizmu działania licznika Hayflicka. Końce chromosomów są chronione specjalnymi odcinkami DNA zwanymi telomerami. Ze względu na sposób kopiowania DNA z każdym kolejnym podziałem telomery skracają się, aż ich długość osiąga limit, przy którym podziały ustają. Nasze komórki byłyby więc „programowo” skazane na senescencję, o ile tylko żylibyśmy dostatecznie długo.

Jednak kolejne badania nie potwierdziły tego wniosku. Pod koniec XX wieku w wielu laboratoriach wykazano na przykład, że potencjał proliferacyjny komórek skóry nie spada z wiekiem, co oznacza, że licznik Hayflicka nie osiąga maksymalnego wskazania na tyle często, by upośledzało to procesy naprawcze w tkankach podczas przeciętnie długiego ludzkiego życia. Mniej więcej w tym samym czasie inni badacze wykazali też, że myszy laboratoryjne mają bardzo długie telomery, gwarantujące im wolność od limitu Hayflicka na całe życie. W 2001 roku dwoje gerontologów – Harriet i David Gershonowie – śmiało stwierdziło w artykule przeglądowym, że telomerową teorię starzenia „należy uznać za nieistotną”.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 09/2012 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
20
W 1985 r. Microsoft zaprezentował system operacyjny Windows 1.0.
Warto przeczytać
Chwila bez biologii… nie istnieje. W nas i wokół nas kipi życie. Dlaczego by wobec tego nie poznać go bliżej, najlepiej we własnym laboratorium? By nie sięgać daleko, można zacząć od siebie.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: David Stipp | dodano: 2012-08-22
Komórkowa bierność i zdrada

Trwałe zaprzestanie dokonywania przez komórkę podziałów długo uważano za jedną z form obrony przed nowotworzeniem. Coraz więcej wskazuje jednak, że jest to przyczyną starzenia się i może zwiększać ryzyko rozwoju nowotworów

W 1999 roku Jan M. Van Deursen i jego współpracownicy z Mayo Clinic w Rochester w stanie Minnesota postanowili sprawdzić, czy uszkodzenie struktury chromosomów może być przyczyną nowotworzenia. Pozbawili więc myszy genu kodującego jedno z białek zaangażowanych w utrzymywanie integralności chromosomów. Jego brak zaburzył strukturę nici DNA w komórkach gryzoni, ale, co zdumiewające, nie zwiększyło to u nich poważnie ryzyka rozwoju nowotworów. Pojawiły się za to liczne inne nieprawidłowości, w tym zaćma, zaniki mięśni i podskórnej tkanki tłuszczowej oraz narastające skrzywienie kręgosłupa, nadające myszom wygląd kojarzący się z jednogarbnymi wielbłądami. Większość zwierząt umierała przedwcześnie.

Van Deursen nie miał pojęcia, w jaki sposób wyjaśnić takie odzwierciedlenie nieprawidłowości. W 2002 roku natknął się jednak na doniesienie na temat przedwcześnie starzejących się myszy, a w nim – na zdjęcia zwierząt, u których wraz z wiekiem rozwijały się charakterystyczne garby. Badacz nagle uświadomił sobie, że jego garbate myszy także starzały się niezwykle szybko. Zespół z Mayo Clinic przeprowadził dodatkowe analizy i odkrył, że w tkankach gryzoni wiele komórek przedwcześnie przechodziło w stan spoczynkowy nazywany senescencją (cellular senescence), trwale tracąc zdolność do podziałów i wykazując liczne inne nieprawidłowości. Zanik podziałów komórek tłumaczył, skąd brały się zaobserwowane przez zespół zaburzenia w budowie szkieletu, mięśni, oczu i skóry zwierząt.

Naukowcy wprowadzili więc do genomów myszy drugą zmianę, czego konsekwencją była eliminacja komórek wchodzących w stan senescencji. Okazało się, że w ten sposób spowolnili niektóre aspekty procesu starzenia się zwierząt. Publikacja tych wyników w listopadzie ubiegłego roku ożywiła pochodzącą sprzed półwiecza kontrowersyjną koncepcję głoszącą, że zanik aktywności podziałowej komórek powoduje z czasem starczą degenerację organizmu. Senescencja znalazła się w centrum uwagi badaczy procesów starzenia się – i zresztą nie tylko ich. Przez długi czas uważano ją bowiem za rodzaj obrony przed nowotworzeniem. Tymczasem najnowsze badania wykazały dwoistość jej działania: pod pewnymi względami rzeczywiście hamuje, ale pod innymi promuje wzrost guzów.

Nowe odkrycia wskazują, że spowolnienie przechodzenia komórek w stan senescencji opóźnia rozwój nowotworów i innych chorób wieku podeszłego. Złożonych manipulacji genetycznych, zastosowanych w Mayo do likwidacji komórek senescentnych w organizmach myszy, nie można wykorzystać w przypadku ludzi. Ale nie wszystko stracone. Podobny skutek uda się zapewne osiągnąć prostszymi metodami.

Stare, zmęczone komórki
Historia badań komórek senescentnych obfituje we frapujące niespodzianki i głębokie korekty. Początkowo uważano, że komórki te po prostu wyczerpały swój potencjał podziałowy. W 1961 roku współodkrywca senescencji Leonard Hayflick ustalił, że nieznany rodzaj molekularnego przełącznika wprowadza ludzkie komórki w stan spoczynku po około 50 cyklach replikacji. Postulował, że taki „licznik” (limit Hayflicka) może mieć związek z procesami starzenia się organizmu, ponieważ wstrzymanie podziałów komórek nie pozwala uzupełniać ubytków powstających w tkankach wskutek różnego rodzaju uszkodzeń. Przypuszczał jednocześnie, że komórki są zaprogramowane na ograniczoną liczbę podziałów, bowiem zmniejsza to ryzyko niekontrolowanej proliferacji komórek uszkodzonych, zagrażającej ich zezłośliwieniem. Innymi słowy, wkład senescencji w starzenie się byłby słoną ceną za ochronę naszych organizmów przed rakiem.

Tezę o związku przyczynowym między starzeniem się a senescencją komórkową umocniło odkrycie molekularnego mechanizmu działania licznika Hayflicka. Końce chromosomów są chronione specjalnymi odcinkami DNA zwanymi telomerami. Ze względu na sposób kopiowania DNA z każdym kolejnym podziałem telomery skracają się, aż ich długość osiąga limit, przy którym podziały ustają. Nasze komórki byłyby więc „programowo” skazane na senescencję, o ile tylko żylibyśmy dostatecznie długo.

Jednak kolejne badania nie potwierdziły tego wniosku. Pod koniec XX wieku w wielu laboratoriach wykazano na przykład, że potencjał proliferacyjny komórek skóry nie spada z wiekiem, co oznacza, że licznik Hayflicka nie osiąga maksymalnego wskazania na tyle często, by upośledzało to procesy naprawcze w tkankach podczas przeciętnie długiego ludzkiego życia. Mniej więcej w tym samym czasie inni badacze wykazali też, że myszy laboratoryjne mają bardzo długie telomery, gwarantujące im wolność od limitu Hayflicka na całe życie. W 2001 roku dwoje gerontologów – Harriet i David Gershonowie – śmiało stwierdziło w artykule przeglądowym, że telomerową teorię starzenia „należy uznać za nieistotną”.