この科学者はついに若返りの泉を見つけましたか?

研究者がマウスに適用した強力なツールは「再プログラミング」と呼ばれています。これは、体のいわゆるエピジェネティックマークをリセットする方法です。細胞内の化学スイッチによって、どの遺伝子がオンになり、どれがオフになるかが決まります。これらのマークを消去すると、細胞が皮膚や骨の細胞であったかどうかを忘れることができます。 、そしてはるかに原始的な胚の状態に戻ります。この技術は、幹細胞を製造するために実験室で頻繁に使用されます。しかし、IzpisúaBelmonteは、動物全体に再プログラミングを適用したい科学者の先駆者であり、正確に制御できる場合は、

IzpisúaBelmonteは、エピジェネティックな再プログラミングが、人間の寿命を大幅に延ばす「生命の秘薬」であることが証明されるかもしれないと信じています。先進国では、過去2世紀にわたって、平均余命が2倍以上に伸びています。小児期の予防接種やシートベルトなどのおかげで、これまで以上に多くの人々が自然な老後を迎えています。しかし、IzpisúaBelmonteによると、誰もが生きる期間には限界があります。それは、私たちの体が不可避の崩壊と劣化によって摩耗するためです。 「老化は、細胞レベルで発生する分子異常に他なりません」と彼は書いています。彼によれば、これは誰も勝ったことのないエントロピーとの戦争です。

「私はその子供が130歳まで生きるのはすでに私たちと一緒です。彼はすでに生まれています。私は確信しています。」

しかし、新しい胚が形成されると生殖中にエピゲノムがリセットされるため、世代ごとに新しい可能性がもたらされます。クローニングには再プログラミングも利用されます。成体の雄牛からクローン化された子牛には、親と同じDNAが含まれます。どちらの場合も、子孫はIzpisúaBelmonteが言及する蓄積された「異常」なしで生まれます。

IzpisúaBelmonteが提案しているのは、さらに一歩進んで、加齢に関連する異常を逆転させることです。新しい個人を作成する必要はありません。これらの中には、細胞のDNAを包み込み、遺伝子のオン/オフスイッチとして機能するヒストンおよびメチル化マークと呼ばれる化学基であるエピジェネティックマークの変更があります。これらの変化の蓄積は、私たちが年をとるにつれて細胞の効率を低下させ、IzpisúaBelmonteを含む一部の科学者は、そもそも私たちが老化する理由の一部である可能性があると考えています。もしそうなら、再プログラミングを通じてこれらのエピジェネティックな変化を逆転させることで、老化自体を元に戻すことができるかもしれません。

IzpisúaBelmonteは、エピジェネティックな調整は「あなたを永遠に生きさせる」ことにはならないが、有効期限を遅らせる可能性があると警告しています。彼が見ているように、少なくとも人間の寿命をさらに30年から50年延長できないと考える理由はありません。「130歳まで生きる子供はすでに私たちと一緒にいると思います」とIzpisúaBelmonteは言います。 「彼はすでに生まれています。私は確信しています。」

組織の研究に使用される染色液の入った瓶。

Christie hemm klok

若者の要因

IzpisúaBelmonteがマウスに与えた治療は、日本の幹細胞によるノーベル賞受賞の発見に基づいています-細胞科学者山中伸弥2006年から、山中伸弥は、ヒト成体細胞にたった4つのタンパク質を加えるだけで、新しく形成された胚のように見えるように再プログラムできることを実証しました。細胞内のエピジェネティックマークが新たなスタートを切ります。

「彼は時間を遡りました」とIzpisúaBelmonteは言います。すべてのメチル化マーク、それらのエピジェネティックなスイッチは「消去されます」と彼は付け加えます。「それからあなたは再び人生を始めます。」科学者が発見した百歳以上の皮膚細胞でさえ、原始的で若々しい状態に巻き戻すことができます。人工的に再プログラムされた細胞は、人工多能性幹細胞またはIPSCと呼ばれます。胚の幹細胞と同様に、適切な化学的信号が与えられれば、皮膚、骨、筋肉など、あらゆる種類の体細胞に変化する可能性があります。

多くの科学者にとって、山中の発見は有望でした。主に、新しいタイプの移植治療で使用するための代替組織を製造する方法として。日本では、研究者たちは、盲検疾患である黄斑変性症の80代の日本人女性の細胞を再プログラムする取り組みを開始しました。彼らは彼女の細胞のサンプルを採取し、山中の因子で胚の状態に戻し、網膜細胞になるように指示することができました。 2014年に、女性はそのような実験室で作られた組織の移植を受けた最初の人になりました。それは彼女の視力を鮮明にしませんでしたが、彼女はそれを「より明るく」と報告し、悪化しなくなりました。

IzpisúaBelmonteの実験からのノートブックと空の遠心分離管。

Christie Hemm Klok

それ以前は、スペイン国立がん研究センターの研究者はすでにゲノムに山中因子の余分なコピーが含まれているマウスを研究したとき、新しい方向への技術。これらをオンにすると、実験室の皿だけでなく、成体の動物の体内で細胞の再プログラミングが実際に発生する可能性があることが実証されました。

この実験は、まったく新しい形の薬を示唆しました。人の全身を若返らせる可能性があります。しかし、それはまた危険性を強調しました。エピゲノムのメチル化マークやその他の足跡を取り除きすぎると、「あなたの細胞は基本的にアイデンティティを失います」と、IzpisúaBelmonteでこれらの実験に取り組んだSalkのスタッフ研究者であるPradeepReddyは言います。「あなたは彼らの記憶を消しています。」これらの細胞ブランクスレートは、成熟した機能している細胞、または指定されたタスクを実行する能力を決して発達させない細胞に成長する可能性があります。また、癌細胞になる可能性があります。

そのため、IzpisúaBelmonteの研究室で見たマウスは、腫瘍を発芽させる傾向がありました。細胞の再プログラミングが実際に彼らの体内で起こったことを証明しましたが、結果は通常致命的でした。

IzpisúaBelmonteは、マウスに致死量の少ないリプログラミングを与える方法があるかもしれないと信じていました。彼は、腕や尾を再生できるサンショウウオに触発されました。研究者は両生類がこれをどのように行うかを正確に決定していませんが、1つの理論は、範囲はより限定されていますが、山中因子が達成するのと同様のエピジェネティックなリセットのプロセスを通じて発生するというものです。サンショウウオの場合、細胞は「少しだけ戻る」とIzpisúaBelmonte氏は言います。

動物全体に同じことを行うことができますか?それで十分に若返らせることができますか?

2016年、チームは早老症のマウスの細胞を部分的に巻き戻す方法を考案しました。スペインの研究者が行ったように、マウスを遺伝子改変して体内に山中因子を生成しましたが、今回はマウスが生成します。これらの要因は、抗生物質のドキシサイクリンを投与した場合にのみ発生します。

IzpisúaBelmonteの研究室では、ドキシサイクリンを含む水を継続的に飲むことが許可されたマウスもいました。別の実験では、7匹に2日だけ飲んだマウスもいました。」それらに…ドキシサイクリンを与えると、遺伝子の発現が始まります」とレディは説明します。 「それを取り除くと、遺伝子の発現が止まります。簡単にオンまたはオフにできます。」

IzpisúaBelmonteが見せてくれたように、最も飲んだマウスはすぐに死にました。しかし限られた用量を飲んだマウスは腫瘍を発症しませんでした。代わりに、彼らはより身体的に頑強になり、腎臓と脾臓はより良く働き、そして彼らの心臓はより激しくポンプでくみ上げられました。

全体で、治療されたマウスも30%生きました「それが利点でした」とIzpisúaBelmonteは言います。 「私たちはマウスを殺しません。腫瘍は発生しませんが、若返りはあります。」

IzpisúaBelmonteが働いています。

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若返りの泉

IzpisúaBelmonteがジャーナルCellにレポートを公開し、若返りについて説明したときポンセデレオンがようやく若返りの泉を見つけたように見えた。「イズピスアベルモンテの論文は多くの人を目覚めさせたと思う」と、同様の老化逆転技術を追求しているAgeXのCEO、マイケルウェストは言う。 「突然、老化研究のリーダー全員が、 『ああ、これは人体で機能する可能性がある』のようになります。」

西側にとって、このテクノロジーは、人間がサンショウウオは、組織や損傷した臓器を再生する可能性があります。「私たちが最初に形成するとき、人間にもその能力があります」と彼は言います。 「それで、私たちがそれらの経路を再び目覚めさせることができれば…すごい!」

しかし、他の人にとっては、若返りの証拠は明らかに初期段階にあります。JanVijg、アルバートアインシュタイン医科大学の遺伝学部長ニューヨーク市によると、老化は「何百もの異なるプロセス」で構成されており、単純な解決策はありそうにありません。理論的には、科学は「他のすべてのプロセスを無効にすることができるほど強力なプロセスを作成する」ことができると彼は信じています。しかし、彼は「今はそれを知らない」と付け加えた。

さらに広い疑問は、イズピスア・ベルモンテが彼の研究室で逆転させているエピジェネティックな変化が本当に老化の原因なのか、それとも単なる兆候なのかということだ。それ—老化した皮膚のしわに相当します。もしそうなら、IzpisúaBelmonteのトリートメントは、しわを滑らかにするようなものかもしれません。これは純粋に美容効果です。アインシュタインの別の教授であるジョン・グレリーは、「私たちには知る方法がなく、DNAメチル化がこれらの細胞を老化させるという証拠は実際にはありません」と述べています。「これらのDNAメチル化を変更すると、老化に影響を与えています」と彼は言います。」

もう1つの基本的な質問は、IzpisúaBelmonteの発見にあります。彼は早老症でマウスを若返らせることに成功しましたが、通常の老齢動物ではそれをしていません。早老症は、単一のDNA変異による病気です。自然老化ははるかに複雑であると、スタンフォード大学幹細胞生物学および再生医療研究所の助教授であるヴィットリオ・セバスティアーノは述べています。若返りのテクニックは、自然に老化した動物や人間の細胞で機能しますか?彼は、IzpisúaBelmonteのこれまでの調査では、その重要な質問に答えられていないままであると述べています。

IzpisúaBelmonteのチームはそれに答えるために取り組んでいます。正常なマウスを若返らせる実験が進行中です。しかし、正常なマウスは2年半も生きるのに対し、早老症のマウスは3か月生きるので、証拠の収集には時間がかかります。 「そして、実験条件を変更する必要がある場合は、サイクル全体を繰り返す必要があります。」

編集年齢

それでも、卸売りの若返りはまだ続いています。それがまったく来るとしたら、遠く離れています。しかし、特定の老化疾患を対象とした、より限定されたバージョンが数年以内に利用可能になる可能性があります。

山中因子が、老化に関連するすべてのエピジェネティックマークを一掃するスキャッターガンのようなものである場合、テクニック現在、ソークや他の研究室で開発されているのは、狙撃銃のようなものです。目標は、研究者が病気を引き起こす特定の遺伝子をオフにするか、それを軽減できる別の遺伝子をオンにすることを可能にすることです。

ソーク研究所にあるIzpisúaBelmonteの研究室。

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Hsin-KaiLiaoとFumiyukiHatanakaは、IzpisúaBelmonteの研究室で4年間過ごし、有名なDNA「編集」システムであるCRISPR-Cas9を、代わりにボリュームコントロールノブとして機能させました。元のCRISPRにより、研究者は不要な遺伝子を排除できます。適応ツールを使用すると、遺伝子コードをそのままにして、遺伝子がオンかオフかを判断できます。

ラボでは、筋肉の維持に不可欠な遺伝子を欠く筋ジストロフィーのマウスでこのツールをテストしました。エピゲノムエディターを使用して、研究者たちは代替の役割を果たすことができる別の遺伝子の出力をクランクアップしました。彼らが治療したマウスは、グリップテストとその筋肉でより良くなりましたs「はるかに大きくなった」とLiaoは思い出します。

この種の別の結果は、カリフォルニア大学アーバイン校のソークキャンパスの向こうから来ました。マルセロ・ウッド研究員は、老齢のマウスで単一の遺伝子を活性化すると、動く物体を含むテストで記憶が改善されると主張しています。ネイチャーコミュニケーションズで結果を発表したウッドは、「これらの動物の長期記憶機能を回復しました」と述べています。単一のエピジェネティックブロックが除去された後、ウッドは「記憶の遺伝子-それらはすべて発火します。今では、その動物はその情報を長期記憶に直接完全にエンコードしています。」

「時計を戻すのが適切な説明だと思います。」

同様に、デューク大学の研究者は、断るエピジェネティック編集技術(まだ動物でテストされていません)を開発しましたパーキンソン病に関係する遺伝子の量。別のデュークチームは、それを調節する遺伝子をオフにすることで、マウスのコレステロール値を下げました。IzpisúaBelmonteの研究室自体は、筋ジストロフィーの実験と同様に、症状のロールバックに取り組んでいます。糖尿病、腎臓病、骨軟骨の喪失など、すべて同様の方法を使用しています。

これらの技術の最初の人間によるテストは、今後数年以内に行われる可能性があります。この技術を追求している2つの企業はAgeXとスタンフォード大学のSebastianoによって共同設立されたスタートアップであるTurnBiotechnologiesは、AgeXによると、CEOのWestは心臓組織を標的にしようとしているが、TurnはSebasによるとtianoは、変形性関節症と加齢に伴う筋肉喪失の治療法をテストするための規制当局の認可を求めることから始めます。

一方、Salkの元研究者であるIlir Dubovaによって設立されたバイオテクノロジー企業であるGenuCureは、軟骨を若返らせるためのアイデア。同社には「カクテル」があり、変形性関節症の人の膝関節包に、おそらく年に1、2回注射されます。このような治療は、高価な膝関節置換術の代わりになる可能性があります。

「注射後、私たちの魔術のおかげで、老化のために沈黙していたこれらの…遺伝子がオンになり、組織の若返りプロセスを開始します」とDubovaは言います。 「時計を戻すのが適切な説明だと思います。」

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