Исследователи Массачусетского технологического института разработали неинвазивный способ выявления клеток, достигших состояния старения. Метод основан на рамановской микроскопии, которая позволяет изучать биохимический состав клеток без их разрушения. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Aging.
Клеточное старение может запускаться повреждением ДНК и приводит к необратимой остановке деления. Такие клетки не погибают, но меняют форму, обмен веществ и активность генов. С возрастом иммунная система хуже удаляет их из организма, поэтому они могут накапливаться и участвовать в развитии дряблости кожи, мышечной слабости, остеоартрита и диабета второго типа.
При этом старение клеток не всегда связано с болезнями: оно необходимо для эмбрионального развития и восстановления тканей. «Старение — это не только патологическое состояние», — отметил профессор MIT Питер Со. По его словам, инициатива Национальных институтов здравоохранения Cellular Senescence Network (сеть по изучению клеточного старения) направлена на комплексное изучение этого процесса и его роли в нормальных и патологических состояниях.
Учёные исследовали ткани кожи и лёгких двухмесячных и 26-месячных мышей. Рамановскую микроскопию они объединили с пространственным РНК-секвенированием, которое показывает, где именно в ткани активны определённые гены. Такой подход позволил одновременно оценить генную активность, расположение клеток и их биохимические характеристики.
В стареющих клетках кожи и лёгких исследователи обнаружили усиленный синтез и накопление липидов. В коже также изменялись процессы, связанные с сокращением мышц, перестройкой коллагена и внеклеточного матрикса, а в лёгких повышалась активность генов, участвующих в иммунной реакции и воспалении. На основе сочетания характерных рамановских сигналов и генетических признаков команда создала своеобразные «штрихкоды» старения, позволяющие распознавать такие клетки по нескольким наиболее информативным участкам спектра.
Сейчас специалисты работают над ускорением системы визуализации. Анализ образца ткани площадью около одного квадратного миллиметра пока занимает примерно 30 часов, однако исследователи рассчитывают быстро находить выявленные «штрихкоды» в более крупных образцах. «Можно представить, что однажды мы разработаем эндоскоп, который сможет заглянуть внутрь организма и обнаружить клеточное старение», — сказал научный сотрудник MIT Джон Ун Кан. Работа выполнена при поддержке Национальных институтов здравоохранения и Массачусетской больницы общего профиля; исследование опубликовано в Nature Aging.