Îmbătrânirea populaţiei ridică presiuni tot mai mari asupra sistemelor de sănătate, iar înţelegerea proceselor biologice implicate devine esenţială. Un nou model experimental permite studierea accelerată a îmbătrânirii umane în laborator, oferind cercetătorilor un instrument rapid pentru evaluarea unor posibile intervenţii terapeutice.
Un studiu realizat de cercetători de la University of California, Berkeley, şi publicat recent în revista Nature Biomedical Engineering, descrie o tehnologie care poate reproduce aproximativ 40 de ani de îmbătrânire umană în doar patru zile.
Sistemul utilizează un dispozitiv miniaturizat de tip „organ-pe-cip”, care simulează interacţiunile dintre ţesutul adipos şi ficat.
Metoda se bazează pe celule umane obţinute din celule stem pluripotente induse – celule reprogramate pentru a putea genera diferite tipuri de ţesut. Aceste celule sunt plasate în compartimente separate, dar conectate, astfel încât să permită schimbul de substanţe, similar circulaţiei sanguine. Cercetătorii au introdus în sistem ser sanguin prelevat de la persoane în vârstă de peste 62 de ani şi, pentru comparaţie, ser de la donatori tineri, cu vârste între 21 şi 34 de ani.
Rezultatele au arătat că ţesuturile expuse la ser provenit de la persoane vârstnice au dezvoltat rapid caracteristici asociate îmbătrânirii. Acestea au inclus inflamaţie cronică, capacitate redusă de reglare a glicemiei şi alterarea metabolismului lipidic.
Celulele au prezentat şi senescenţă, un proces în care celulele nu se mai divid şi încep să producă molecule inflamatorii. În plus, deteriorarea oxidativă a ADN-ului s-a acumulat rapid, iar capacitatea de reparare celulară a fost redusă în prezenţa serului „îmbătrânit”.
Pentru validare, cercetătorii au utilizat un model de învăţare automată antrenat pe date de expresie genetică din sute de probe umane. Modelul a estimat vârsta biologică a ţesuturilor cu o acurateţe de 90–97%.
Ţesuturile expuse la ser tânăr au corespuns profilului unor persoane de aproximativ 30 de ani, iar cele expuse la ser vârstnic au fost similare cu profiluri din jurul vârstei de 50 de ani.
Studiul a evidenţiat şi faptul că îmbătrânirea se poate transmite între organe.
Atunci când ţesut adipos „îmbătrânit” a fost conectat la un ficat „tânăr”, celulele hepatice au început să prezinte semne de îmbătrânire. De asemenea, răspunsurile au diferit în funcţie de sex: serul provenit de la bărbaţi a indus inflamaţie mai intensă şi modificări mai pronunţate, în timp ce rezultatele obţinute cu ser de la femei au fost mai variabile.
Cercetătorii au testat şi mai multe intervenţii cu potenţial anti-îmbătrânire.
Dintre acestea, oxitocina a redus inflamaţia, a scăzut numărul celulelor senescente şi a îmbunătăţit sensibilitatea la insulină, având cel mai amplu efect asupra metabolismului. Rapamicina nu a demonstrat efecte semnificative de întinerire în acest model. Alte intervenţii testate au inclus medicamente senolitice (care elimină celulele senescente), un inhibitor al semnalizării TGF-beta şi diluarea serului provenit de la persoane vârstnice.
Cele mai mari îmbunătăţiri au fost observate atunci când ţesuturile „îmbătrânite” au fost expuse la ser provenit de la donatori tineri. Diluarea serului vârstnic a avut, de asemenea, efecte benefice, în concordanţă cu rezultatele observate în alte studii privind schimbul de plasmă. Totuşi, cercetătorii au remarcat că unele efecte ale expunerii la medii asociate îmbătrânirii persistă.
În cadrul studiului au fost identificaţi şi 11 biomarkeri noi, asociaţi cu îmbătrânirea, care ar putea deveni ţinte pentru dezvoltarea de noi terapii. În plus, cercetătorii au demonstrat că pot modifica expresia genelor direct în acest sistem, ceea ce permite studierea în timp real a efectelor asupra îmbătrânirii şi regenerării organismului.
Autorii subliniază că această tehnologie ar putea accelera dezvoltarea terapiilor destinate încetinirii îmbătrânirii, oferind o metodă rapidă de testare pe ţesuturi umane. Echipa a depus deja o cerere de brevet pentru acest sistem, şi sunt în curs demersurile pentru aplicarea sa în cercetare şi dezvoltare.
