老化と病気の研究における最大の課題の 1 つは、老化細胞を追跡することです。これらの細胞はしばしば「ゾンビ細胞」と呼ばれ、分裂は停止しますが、正常に死ぬことは拒否します。時間の経過とともにそれらは体内に蓄積する可能性があり、がん、アルツハイマー病、老化プロセス自体などの症状と関連していると考えられています。
科学者たちはこれらの有害な細胞を除去または修復する方法を研究してきましたが、大きなハードルがありました。研究者たちは、生体組織内の健康な細胞の中に隠れている老化細胞を確実に特定するのに苦労してきました。
DNA アプタマーは研究者が老化細胞を特定するのに役立ちます
メイヨークリニックのチームは現在、有望な新しい戦略を発見したと発表している。研究者らはジャーナル「Aging Cell」に執筆し、アプタマーと呼ばれる分子を使用して老化細胞にタグを付ける技術について説明している。
アプタマーは、自然に折り畳まれて複雑な三次元形状になる合成 DNA の短い鎖です。これらの形状により、細胞の表面にある特定のタンパク質に結合することができます。
研究者らはマウス細胞を使って100兆を超えるランダムなDNA配列をスクリーニングし、老化細胞に関連するタンパク質に結合できるいくつかの希少なアプタマーを特定した。アプタマーが付着すると、識別のために細胞に効果的にマークが付けられます。
「このアプローチは、アプタマーが老化細胞と健康な細胞を区別するために使用できる技術であるという原則を確立しました」と、この研究の主任研究者である生化学者で分子生物学者のジム・マーハー三世博士は言う。 「この研究は最初のステップではあるが、結果はこのアプローチが最終的にはヒトの細胞にも適用できることを示唆している。」
偶然の会話が発見のきっかけとなった
このプロジェクトは、メイヨークリニックの大学院生同士の何気ない会話の中で共有された予期せぬアイデアから始まりました。
キーナン・ピアソン博士最近メイヨークリニック生物医学研究大学院で学位を取得した彼は、マーハー博士と協力しながら、脳腫瘍や神経変性疾患に対してアプタマーをどのように使用できるかを研究しました。
キャンパスの別の場所では、当時同じく大学院研究を完了していたサラ・ジャヒム博士が、ネイサン・ラブラシール博士の研究室で老化細胞と老化細胞を研究しました。
2 人の学生は科学イベント中にすれ違い、自分たちの論文プロジェクトについて話し合い始めました。ピアソン博士は、アプタマー技術を老化細胞の検出に応用できないかと考え始めました。
「このアイデアは良いと思いましたが、老化細胞を検査用に準備するプロセスについては知りませんでした。それはサラの専門知識でした」と、この出版物の筆頭著者となったピアソン博士は言う。
研究者たちは「クレイジーな」アイデアを追い求めています。
学生たちは、このアイデアをメンターであり、老化細胞を標的とした治療法に焦点を当てている研究者のダレン・ベイカー博士に発表しました。
マーハー博士は、この概念は最初は「クレイジー」に思えたが、さらに調査するのに十分な興味深いものだったと言います。最終的にメンターたちはこのコラボレーションを受け入れました。
「正直に言って、これが学生のアイデアであり、2 つの研究分野の真の相乗効果であることが気に入りました」とマーハー博士は言います。
研究は急速に進みました。初期の実験では予想より早く有望な発見が得られたため、チームはいくつかの研究室から追加の学生を集めることにした。
大学院生のブランドン・ウィルバンクス博士、ルイス・プリエト博士、医学博士。学生の Caroline Doherty は、高度な顕微鏡検査や広範囲の組織サンプルの分析などの専門技術を提供しました。
ヤシム博士は、「これが成功するであろうプロジェクトであることがわかったので、より多くの努力を投資することが勇気づけられました。」と述べています。
ゾンビ細胞の生物学に対する新たな手がかり
この研究は、老化細胞を検出する新しい方法以上のものを提供する可能性があります。また、細胞自体に関する情報も明らかになりました。
「今のところ、老化細胞を特徴づける普遍的なマーカーはありません」とマーハー博士は言う。 「私たちの研究は、老化細胞の標的表面分子についてオープンになるように設定されました。このアプローチの利点は、アプタマーが結合する分子を選択できることです。」
アプタマーの一部は、マウス細胞の表面にあるタンパク質であるフィブロネクチンの変異体に結合しています。研究者らは、このフィブロネクチンの変異体が老化にどのように関係しているのかまだ正確には理解していないが、この発見は科学者が老化細胞の特徴をより正確に定義するのに役立つ可能性がある。
老化と病気の治療における将来の可能性
研究者らは、アプタマーがヒトの老化細胞を確実に検出できるようになるまでにはさらなる研究が必要であると警告している。
それでも、このテクノロジーは最終的には識別ツール以上のものになる可能性があります。科学者らは、アプタマーがいつか老化細胞に直接治療薬を運び、高度に標的を絞った治療アプローチを可能にする可能性があると考えている。
ピアソン博士は、アプタマーは、通常、異なる種類の細胞を区別するために使用される従来の抗体よりも安価で、より適していると述べています。
「このプロジェクトは新しいコンセプトを実証しました」とマーハー博士は言います。 「将来の研究は、ヒトの病気における老化細胞に関連する応用へのアプローチを拡大する可能性があります。」
