Biru metilena lan progeria: piwulang saka model proses tuwane sel

Owah-owahan siji aksara ing siji gen ndadekake bocah-bocah tuwa kanthi kacepetan sing medeni. Rambut rontog, sendhi kaku, pembuluh arteri nyempit, lan pangarep-arep umur mung nganti umur welasan taun. Penyakit kasebut yaiku sindrom progeria Hutchinson-Gilford, lan nganti pirang-pirang taun panalitene dipusatake ing inti sel, papan protein mutan nyebabake karusakan. Panaliten taun 2016 saka University of Maryland ngajokake pitakon sing beda: kaya apa mitokondria ing sel-sel iki? Wangsulane nggandhengake rong kompartemen sel, lan zat pewarna biru sing wis umur sak abad mengaruhi loro-lorone.

Panaliten kasebut ditindakake Xiong lan kanca-kancane, diterbitake ing Aging Cell taun 2016. Kabeh pakaryane mung nggunakake sel sing dikultur. Kasunyatan iki dadi dhasar kabeh andharan ing ngisor iki. Temuane nyata lan spesifik. Jarak antarane temuan kasebut lan pangobatan apa wae uga cetha.

Model: siji mutasi, siji protein sing nempel

Progeria diwiwiti saka panggantian C dadi T ing posisi 1824 gen LMNA. Owah-owahan iki ora ngowahi asam amino. Nanging, iki ngaktifake situs panyambungan sing didhelikake, saengga 50 asam amino ilang saka protein lamin A. Produk sing dadi luwih cendhak iki, diarani progerin, kelangan situs pemotongan sing lumrahe ngidini sel mbusak jangkar farnesile. Mula, progerin tetep ngalami farnesilasi kanthi permanen lan nempel ing membran njero inti sel, dene lamin A normal bakal nempel lan ucul kanthi siklus.

Akibat ing inti sel wis didokumentasikake kanthi becik lan bisa dideleng nganggo mikroskop. Inti sel mbentuk tonjolan lan kerut, tinimbang njaga wujud oval sing alus. Heterokromatin, yaiku DNA sing padhet lan ora aktif sing lumrahe nglapisi pinggiran inti, dadi luwih tipis. Ewonan gen ngalami owah-owahan ekspresi. Bayangna lamina inti minangka kerangka penyangga ing mburi kertas tembok: nalika siji bagean kerangka dilas ing posisi sing salah, tembok dadi mblendhung lan pola kertas ing saindenging kamar melu owah.

Panaliten iki nggunakake fibroblas kulit saka pasien progeria bebarengan karo sel kontrol sing wis ngalami jumlah pasase sing padha, ditambah siji galur sel liyane sing direkayasa supaya fibroblas normal ngasilake progerin kanthi langsung. Sel sing direkayasa ngalami cacat sing padha, sing nuduhake yen panyebabe yaiku progerin, dudu riwayat pasien utawa suwene sel ing kultur. Keruwetane cacat manut dosis: galur sing ngekspresikake progerin luwih akeh nuduhake cacat sing luwih abot ing kabeh ukuran.

Kaya apa mitokondriane

Mitokondria fibroblas sing sehat mbentuk jaringan bercabang ing sakupenge inti, awujud tubulus dawa sing obah ing sadawane jalur sitoskeleton. Ing galur progeria, jaringan kasebut wis ilang. Bagean mitokondria sing pecah dadi fragmen luwih akeh, akeh sing abuh, lan mikroskopi elektron nuduhake organel sing rusak banget mundhak kira-kira kaping loro. Pencitraan selang wektu nuduhake yen mitokondria kasebut obah kanthi jarak luwih cendhak lan kacepetan luwih alon tinimbang kontrol.

Fungsine manut wujude. Superoksida mitokondria lan kadar oksidan ing sakabehing sel mundhak. Luwih akeh sel nuduhake potensial membran sing keganggu. Produksi ATP mudhun. Yen dideleng dhewe-dhewe, kabeh iki ora nggumunake, amarga mitokondria sing rusak bocor spesies oksigen reaktif lan ngasilake energi luwih sithik. Sing anyar yaiku panyebab sing diajokake. PGC-1alpha, koaktivator transkripsi sing nyurung biogenesis mitokondria liwat faktor ing jalur sabanjure kayata NRF1, TFAM, lan pangatur fusi lan fisi MFN1, MFN2, OPA1, FIS1, lan DRP1, ditekan nganti kira-kira wolung kaping luwih endhek ing tingkat mRNA ing sel progeria, kanthi protein sing uga mudhun padha. Progerin katon nyandhet saklar utama kanggo nggawe lan njaga mitokondria. Sesambungan antarane karusakan lamina inti lan metabolisme energi iki minangka bagean saka andharan sing luwih amba babagan produksi energi mitokondria, lan sisih oksidan saka imbangan sing padha dirembug ing stres oksidatif lan pangendhalian ROS.

Apa sing diowahi biru metilena

Para panaliti menehi perlakuan marang sel nganggo biru metilena 100 nanomolar, sawijining konsentrasi sing endhek, terus-terusan nganti pirang-pirang minggu. Ing babagan kultur sel, iki paparan sing suwe lan entheng, dudu paparan obat sing mung sedhela. Biru metilena bisa bolak-balik antarane wujud teroksidasi lan tereduksi lan bisa nggawa elektron ing njero mitokondria. Mula, zat iki diterangake minangka senyawa redoks sing ngarah menyang mitokondria, dudu antioksidan lumrah sing entek nalika netralake siji oksidan.

Mitokondria menehi tanggapan ing sel normal uga sel progeria. ATP mundhak, kadar oksidan mudhun, lan bagean mitokondria sing cacat banget suda. Ekspresi PGC-1alpha pulih sebagian, bebarengan karo sawetara targete ing jalur sabanjure. Nganti ing kene, iki minangka efek panyengkuyung mitokondria umum, ora mligi kanggo progeria.

Asil ing inti sel sing nggumunake, lan asil iki mligi ing sel sing kena penyakit. Tonjolan inti sel suda miturut analisis wujud kuantitatif. Gunggung lamin A lan C mundhak. Sing paling nyolok, progerin ngalami owah-owahan panyebaran: ing sel progeria tanpa perlakuan, mung kira-kira 30 persen progerin ana ing fraksi nukleoplasma sing larut, dene liyane kejiret ing membran. Sawise perlakuan, bagean sing larut mundhak nganti kira-kira 65 persen, cedhak karo pola lamin normal. Sawise ucul saka membran, progerin luwih sithik nyeret protein-protein ing sacedhake, lan fraksi lamin A lan C sing larut uga pulih.

Sawise ucul kasebut, rong fenotipe inti sel dadi luwih apik. Heterokromatin ing sakupenge inti, sing ditliti nganggo mikroskopi elektron lan pewarnaan kanggo protein heterokromatin HP1-alpha, katon pulih. Lan pangurutan RNA nuduhake transkriptom bali nyedhaki kahanan normal: sel progeria tanpa perlakuan beda karo kontrol ing luwih saka 3,200 gen, dene sel progeria sing diwenehi perlakuan beda ing kira-kira 1,670 gen. Ing sel normal, perlakuan sing padha mung ngowahi sawetara puluh gen, sing ndhukung panemu yen efek ing inti sel ana gandhengane karo progerin, dudu owah-owahan transkripsi umum sing dumadakan. Prinsip yen preparat sel lan kewan mangsuli pitakon sing luwih winates tinimbang kesan saka judhul pawartane diterangake ing carane maca panaliten biru metilena.

Sebabe iki dudu pangobatan

Ana papat wates sing njaga panaliten iki ing papan sing trep: ing njero laboratorium.

Kapisan, kabeh kedadeyan ing wadah kultur. Fibroblas ing kultur ora duwe pasokan getih, konteks sistem imun, arsitektur jaringan, lan farmakologi sakujur awak sing nemtokake apa sawijining senyawa bisa tekan target utawa ora. Ing makalah iki, ora ana kewan sing diwenehi dosis lan ora ana pasien sing diobati.

Kapindho, fibroblas progeria iku model saka siji jinis sel. Penyakit iki utamane nyebabake pati liwat gangguan ing arteri, balung, lan lemak, lan panaliten iki mung mriksa fibroblas lan siji preparat otot polos. Jaringan liyane bisa nuduhake tanggapan sing beda.

Katelu, pamulihan inti sel dumadi saka paparan nanomolar sing terus-terusan nganti pirang-pirang minggu ing medium kultur. Konsentrasi ing wadah kultur dudu dosis, lan ora ana apa-apa ing makalah iki sing ngowahi 100 nanomolar ing medium dadi regimen kanggo manungsa. Biru metilena duwe tanggapan marang dosis lan profil keamanan dhewe ing panggunaan medis liyane, lan panaliten iki ora menehi dhasar kanggo panggunaan ing omah. Konteks keamanan umum ana ing keamanan lan efek samping biru metilena.

Kaping papat, progeria dudu proses tuwa sing normal. Iki penyakit langka saka siji mutasi, sing njalari kerangka inti sel rusak kanthi cara tartamtu. Senyawa sing nyuda karusakan spesifik kasebut ing sel sing dikultur mung menehi katrangan winates babagan proses tuwa ing wong sing ora duwe mutasi kasebut. Fenotipe sel iki minangka jendhela kanggo mangerteni sesambungan inti sel lan mitokondria, dudu asil babagan umur dawa.

Mula, ringkesan sing adil kudu mawa syarat. Ing fibroblas progeria, progerin nyandhet PGC-1alpha lan ndadekake mitokondria pecah dadi fragmen, alon, akeh oksidan, lan kurang energi. Biru metilena kanthi konsentrasi endhek mbalekake ukuran fungsi mitokondria ing kabeh sel lan uga nguculake progerin saka membran inti ing sel sing kena penyakit, kanthi pamulihan sebagian wujud inti, heterokromatin, lan ekspresi gen. Tumindak rangkep kasebut ndadekake panaliten iki pantes dingerteni. Nanging, iki ora ndadekake biru metilena minangka terapi kanggo progeria utawa kanggo proses tuwa.