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老人として生まれ、赤ちゃんとして死ぬというのはフィクションですが、科学者たちは細胞レベルで同様の偉業を成し遂げる方法を発見しました.科学者は、細胞の特定の遺伝子を操作することにより、完全に成熟した細胞を「より若い」幹細胞に変えることができます。
映画「ベンジャミン・バトンの数奇な人生」では、ベンジャミン・バトンというキャラクターが老人から始まり、赤ん坊として死んでいくという逆の年齢を描いています。このような偉業は完全に架空のものですが、ソーク研究所の科学者は老化を逆転させるようなものを発見しました.
老化は、細胞損傷の蓄積とともに時間の経過とともに起こるプロセスです。活性酸素種 (ROS) は、老化プロセスに大きく貢献します。また、汚染物質や生活習慣は私たちの体と心の劣化を加速させます。老化の特徴には、白内障、皮膚のしわ、高血圧、糖尿病、認知症などがあります。しかし、これらの加齢に伴う兆候を逆転または緩和することは可能でしょうか?
科学者は、加齢に伴う罹患率を減らすために「細胞若返り技術」（CRT）を考案しました。この手法には、老化細胞における「山中因子」の発現が含まれます。これらの要因により、エピジェネティック マーカーが若い動物に見られるパターンにリセットされます。
老化の逆転は、60 歳を 20 歳のように若返らせることではなく、60 歳を 20 歳の身体機能の点で 20 歳のようにフィットさせることです。
老化を逆転させることはできますか？ (写真提供:Varavin88/Shutterstock)
多能性について理解する
まず、個々の細胞が「若く」なるようにする必要があります。つまり、細胞が再生し、新しい若い細胞を形成する能力を持っている必要があるということです。多能性細胞はまさにそれを行います。
多能性細胞は、分裂してあらゆる種類の細胞に分化する能力を持っています。それらは、自己再生と、異なる機能を持つ細胞に分化する能力という 2 つのユニークな特性を持っています。
多能性細胞には、胚性幹細胞と人工多能性細胞 (iPSC) の 2 種類があります。 胚細胞 胚盤胞の内部塊から得られ、外胚葉、中胚葉、内胚葉の 3 つの胚葉に分化できます。
幹細胞がどのように成熟して、生物を構成する多くの異なる種類の細胞になるか。 (写真提供:metamorworks/Shutterstock)
人工多能性細胞は、体細胞からなるように逆プログラムされています
転写因子と呼ばれるタンパク質による特定のシグナルの影響下で、これらのナイーブな多能性細胞は、特定の機能を持つ特殊な細胞に分化できます。たとえば、Snail、MITF、c-kit などの転写因子は、多能性細胞をメラノサイト (皮膚細胞の一種) に分化させることができます。
不滅の生物はいますか?
プラナリア、ヒドラ、ヒトデなどの生物は、不死であることがわかっている最も近い生物です。それらは、損傷した細胞や老化した細胞を置き換えるために分化できる多能性幹細胞の大規模な集団を持っています.このように、多能性細胞は分化して老化した細胞を置き換えることができるので、人間でも可能かもしれません!
左：ハイドラの再生。ヒドラには再生可能な幹細胞があり、不死に近いものを与えています。右：プラナリアの再生。 (写真提供:Sawatd340 &Emre Terim/Shutterstock)
iPSC が複数の異なる細胞型になる方法のフローチャート。(写真提供 :Designua/Shutterstock)
山中因子と人工多能性
多能性細胞は、幹細胞療法に応用されています。 2006 年に山中伸弥と彼のチームによって発見された人工多能性細胞 (iPSC) は、幹細胞治療に大きな扉を開きました。
iPSC は、4 つの転写因子、Oct-4、Sox4、Klf4、および c-myc (OSKM 遺伝子としても知られる) で多能性を達成するために、最終分化細胞をリバース プログラミングすることによって形成されました。これらの再プログラムされた細胞は、自己再生能力を持ち、あらゆる種類の細胞に分化できます。成熟し特定された細胞は、本質的に逆老化して多能性になった。
歴史上初めて、人工多能性細胞が治療に利用できるようになりました。
iPSC が複数の異なる細胞型になる方法のフローチャート。 (写真提供:Art of Science/Shutterstock)
iPSC は、胚性幹細胞以外の唯一の多能性細胞です。
胚細胞から分化細胞への線形方程式の再検討
細胞運命の主な定説は、胚細胞が特定の遺伝子の発現によって分化細胞になるというものです。山中伸弥はこの定説に異議を唱え、分化細胞を iPSC にリバース プログラムしたとき、幹細胞研究を完全に変えました。
多能性細胞から分化細胞への形質転換は、山中が転写因子で魔法を生み出すまでは一方通行でした。彼は分化細胞 (線維芽細胞) を iPSC に押し込み、細胞の運命を消去しました。これらの細胞は、特定の要因の影響下で特定の細胞タイプ (筋肉、神経、または骨細胞) に分化することができます。
線維芽細胞がどのように iPSC に変換され、メラノサイトに分化するかを示すフローチャート。
逆老化:一歩前進
iPSC を使用すると、適切な手がかりが細胞プログラムをリセットできることが明らかになりました。これは、人体の老化した細胞がこれらの転写因子の助けを借りて若くなり、適応できるかどうかという問題を引き起こします.
ソーク研究所の科学者は、老化した細胞を若々しい細胞にリセットすることに成功しました.では、胚の状態に関連する遺伝子を断続的に発現させることはできますか?科学者たちは、老化は一方向ではなく、適切なシグナルがあれば元に戻すことができると信じています.
科学者たちは、生きている年老いた動物の細胞を再プログラミングすると若々しくなるという仮説を立てています。唯一のボトルネックは、細胞の若返りは実験室の細胞では単純ですが、生物全体では異なる振る舞いをする可能性があることです.また、iPSC は継続的に増殖するため、高齢の動物に直接導入することは好ましくない場合があります。リバースエイジングには山中因子を短期間誘導することが好ましい。
(写真提供:gwolters/Shutterstock)
早期老化障害である早老症のマウスモデルを使用して、逆老化を研究しました。 Oct4、Sox-2、および Klf4 (OSK 遺伝子) は、生きている早老症マウスの短い周期で誘導されました。 OSK発現マウスは、対照マウスよりも若く、心血管機能、肺機能が改善され、30%長生きしました。 OSK 遺伝子は老齢マウスで短いパルスで発現し、科学者は正常な老齢マウスで逆老化を観察しました。老化したマウスの生活の質は、山中因子による細胞の再プログラミングによって改善されました。
最後の言葉
ヤマナカの要因により、高齢者の病気の臓器を交換したり、若者の力で機能する臓器を若返らせたりして、時計を逆戻りさせることができるかもしれません.老化した細胞は、山中因子の制御された安全な発現を通じて若々しくならなければなりません.マウスを使ったこれらの研究はヒトでは直線的ではありませんが、私たちは最初の一歩を踏み出し、今では逆老化の本当の証拠を持っています.
