С возрастом часть клеток организма переходит в состояние сенесценции: они перестают делиться, но не погибают. Такие «клетки-зомби» связывают с раком, дегенерацией тканей и воспалительными заболеваниями. Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) разработали неинвазивный метод обнаружения биомаркеров сенесценции на основе рамановской микроскопии, которая раскрывает биохимический состав клеток, не повреждая их. Данную информацию сообщает портал Phys.org.
Учёные объединили рамановскую микроскопию с данными экспрессии генов на уровне отдельных клеток и выявили уникальные «штрихкоды», позволяющие быстро распознавать сенесцентные клетки. Исследование проводилось на клетках мышей, но сейчас авторы работают над адаптацией метода для тканей человека. «Можно представить, что однажды мы разработаем эндоскоп, который сможет заглянуть внутрь тела и определить клеточную сенесценцию», — говорит Джеон Вун Канг, научный сотрудник MIT и один из старших авторов работы.
Работа выполнена в рамках инициативы Национальных институтов здравоохранения США Cellular Senescence Network, направленной на глубокое понимание сенесценции и разработку терапий против её разрушительных эффектов. Статья опубликована в журнале Nature Aging. Среди старших авторов — Питер Со, директор Центра лазерных биомедицинских исследований MIT, и Джиан Шу из Массачусетской больницы общего профиля и Гарвардской медицинской школы.
Сенесценция часто запускается повреждением ДНК и приводит к необратимой остановке клеточного цикла. Иммунная система обычно очищает организм от таких клеток, но с возрастом этот процесс ослабевает. Накопление «клеток-зомби» связывают с дряблостью кожи, мышечной слабостью, остеоартритом и диабетом 2 типа. При этом сенесценция играет и полезную роль в эмбриональном развитии и регенерации тканей.
Существующие биомаркеры, такие как белки p16 и p21, можно выявить только разрушая клетки. Новый метод позволяет обойти это ограничение. Исследователи проанализировали кожу и лёгкие мышей в возрасте 2 и 26 месяцев и обнаружили значительное увеличение синтеза и накопления липидов в старых клетках. В сенесцентных клетках кожи были затронуты пути, связанные с сокращением мышц и ремоделированием коллагена, а в лёгочной ткани — гены иммунной активации и воспаления.
На основе данных учёные создали «штрихкод» из комбинаций рамановских пиков, соответствующих определённым химическим связям. Это позволит выявлять сенесцентные клетки по нескольким ключевым полосам спектра. Сейчас анализ образца площадью около одного квадратного миллиметра занимает примерно 30 часов, но команда работает над ускоренной версией системы, чтобы быстро распознавать эти штрихкоды в тканях.