La nanoscienza è una delle tecnologie moderne più promettenti per scopi medici. In particolare, le capacità di editing del genoma potrebbero rivelarsi utili per crionica il futuro, il che la rende un campo scientifico interessante da seguire se si è interessati a crionica. Noi di Tomorrow Bio, la prima azienda biotecnologica europea specializzata nell'editing criopreservazione umano, ne siamo certamente incuriositi.
Finora la maggior parte dei progressi medici della nanotecnologia è derivata dalla riprogrammazione delle cellule staminali. A tale scopo, gli scienziati riportano le singole cellule alla loro forma più elementare per poi conferire loro nuovi attributi. Tuttavia, questa operazione potrebbe essere resa molto più efficiente grazie all'applicazione di altri metodi di riprogrammazione.
Ora un nuovo approccio potrebbe consentirci di ringiovanire i tessuti senza doverli prima riportare completamente a cellule staminali: Riprogrammazione cellulare parziale.
Cos'è l'editing completo del genoma e perché non è perfetto
La maggior parte delle cellule del nostro corpo contiene il DNA, che è l'istruzione biologica che rende unico ogni organismo sul pianeta (a meno che non siate gemelli identici). L'insieme completo del DNA di una persona che si trova nelle nostre cellule, compreso ogni gene, può essere letto come un libro. Questo "copione" è chiamato genoma.
La comprensione di ogni singola parte del genoma umano, composto da circa 23.000 geni, ci permetterebbe di combattere le malattie in modo più efficace. Grazie alla ricerca sulle nanotecnologie, ora sappiamo che possiamo riportare lo stato di cellule completamente sviluppate a cellule staminali embrionali pluripotenti mediante la sovraespressione forzata di quattro geni specifici chiamati "fattori di Yamanaka". Si tratta di un gruppo di fattori di trascrizione proteici che svolgono un ruolo fondamentale nella creazione di cellule staminali pluripotenti indotte e sono quindi spesso collegati alla ricerca sulla longevità.
Sovraesponendo queste cellule, esse perdono tutti i loro attributi individuali, come l'identità cellulare e l'età, e possono essere riproposte per altri scopi attraverso l'editing del genoma. Tuttavia, in alcuni casi, non vogliamo che le cellule dimentichino il loro scopo iniziale.
Uno di questi casi è rianimazione da criopreservazione. Poiché le cellule non perdono la loro funzionalità attraverso questo processo, sarebbe inutile e richiederebbe molto tempo in più per riportarle a cellule staminali prima del ringiovanimento. In questo caso, la soluzione potrebbe essere una riprogrammazione cellulare parziale.
Come funziona la riprogrammazione cellulare parziale?
Se esposti a fattori di riprogrammazione per un tempo sufficiente, gli scienziati hanno scoperto che è possibile invertire l'età di una cellula senza cancellarne l'identità. [A metà strada verso la pluripotenza, l'espressione dei fattori di Yamanaka viene interrotta: a questo punto la cellula è stata ringiovanita, ma non è stata ripristinata la sua funzione.
L'applicazione di questa tecnica si rivela tuttavia difficile. Attualmente non riesce a raggiungere gli stessi livelli di ripristino cellulare di un revert completo. Se i geni vengono sovrastimolati per un periodo troppo breve, il ringiovanimento risulterà insufficiente. Se i fattori sono sovrastimolati troppo a lungo, la cellula dimenticherà la sua identità e il suo scopo (ovvero diventerà una cellula staminale).
Fasi della riprogrammazione
La riprogrammazione delle cellule può essere suddivisa in tre fasi: iniziazione, maturazione e stabilizzazione.[2] In precedenza, tutti i tentativi di riprogrammazione parziale venivano interrotti durante la fase di iniziazione, poiché è l'unica che garantisce che non si verifichi alcuna perdita di funzione.
La nuova tecnica, recentemente sviluppata da scienziati britannici, è chiamata riprogrammazione transitoria della fase di maturazione(MPTR) in quanto si avventura nella fase di maturazione, nel tentativo di aumentare ulteriormente la rivitalizzazione.
Ricerche precedenti mostrano che la riprogrammazione completa può richiedere fino a 50 giorni con i metodi attuali. Intorno al 10° giorno sono stati registrati i primi benefici sostanziali per la salute delle cellule, mentre il 17° giorno di solito segna il giorno finale in cui la riprogrammazione può ancora essere invertita prima che le cellule raggiungano la pluripotenza.
L'MPTR ha utilizzato il farmaco doxiciclina per riprogrammare i Fattori Yamanaka, esponendoli alle sostanze chimiche rispettivamente per 10, 13, 15 e 17 giorni, verificando il risultato più efficace.
Risultati della ricerca
Per cominciare le notizie meno positive: durante la riprogrammazione sono stati registrati alcuni cambiamenti sostanziali nella morfologia dei fibroblasti. I fibroblasti sono un tipo di cellula che contribuisce alla formazione del tessuto connettivo e svolge un ruolo importante nella guarigione delle ferite. Negli esperimenti di coltura cellulare questo cambiamento non è un problema e le cellule riacquistano la loro forma originale dopo il ritiro dei farmaci. Tuttavia, le applicazioni in vivo potrebbero essere meno promettenti. Per garantire la salute delle cellule, che è l'obiettivo principale di queste sperimentazioni, è necessario condurre ulteriori ricerche.
Inoltre, l'accorciamento dei telomeri, sintomo dell'invecchiamento cellulare, non è stato trattato dalla riprogrammazione parziale. In precedenza, la riprogrammazione completa ha dimostrato di riuscire a prolungare i telomeri.
Il lato positivo è che L'inversione dell'età delle cellule è stata sostanziale. Nel 25% delle cellule riprogrammate è stata misurata una riduzione media dell'età di 30 anni (secondo l'orologio epigenetico di Horvath). Tre volte di più rispetto alle tecniche di riprogrammazione parziale che si sono fermate allo stadio di iniziazione. In un altro 35% è stata misurata almeno una riduzione dell'età. Il 40% dei risultati è stato inconcludente.
Il cambiamento più sostanziale è stato registrato dopo 13 giorni di esposizione. Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che i tempi di esposizione più lunghi, 15 e 17 giorni, sono stati stressanti per la cellula e, a loro volta, hanno intaccato i guadagni di ringiovanimento.
La produzione di collagene, che di solito diminuisce con l'età, è stata testata dopo le prove, per vedere se la funzionalità delle cellule fosse rimasta intatta. I test hanno dimostrato che le cellule ringiovanite non solo hanno mantenuto la loro capacità di produrre collagene, ma ne hanno anche prodotto molto di più, confermando il successo del ringiovanimento.
Possibili applicazioni della crionica
L'editing del genoma sembra essere un'opzione promettente per aiutare rianimazione dalla biostasi.
L'industria crionica potrebbe trarre benefici ancora più sostanziali da questo nuovo approccio, presentato da questi nuovi studi. La riprogrammazione cellulare parziale potrebbe consentirci di riparare più facilmente i danni alle cellule su rianimazione dalla biostasi e persino di trattare la causa di morte.
Inoltre, potrebbe aiutare a ringiovanire il corpo dei pazienti, riportando indietro i loro orologi biologici. Questo perché il recupero cellulare è all'avanguardia nella lotta contro la morte per vecchiaia. Se è possibile ringiovanire di 30 anni le singole cellule, non è azzardato pensare che un giorno la scienza riuscirà a capire come estendere questo processo all'intero organismo umano.
Come già detto in un precedente articolo, è altamente improbabile che ci si risvegli da criopreservazione in un corpo vecchio. Le nuove scoperte della ricerca confermano ulteriormente questa prospettiva.
Conclusione
La riprogrammazione parziale ha dimostrato di provocare un ringiovanimento cellulare sia in vitro che in vivo. L'uso clinico attivo potrebbe essere ancora lontano, ma studi recenti hanno compiuto ulteriori passi avanti nella comprensione del processo di riprogrammazione cellulare. Ci auguriamo che in futuro gli scienziati siano in grado di eseguirla in modo sicuro ed efficiente.
Questa tecnologia, come molti approcci nanotecnologici, potrebbe essere utilizzata per il trattamento delle cause di morte dei pazienti in biostasi, oltre che per aiutare il futuro rianimazione e il ringiovanimento. Per questo motivo, Tomorrow Bio seguirà con attenzione i progressi tecnologici in questo campo.
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