Такой ее эффект у млекопитающих показан впервые
Американские исследователи обнаружили, что жизнь с раннего возраста при значительно сниженной концентрации кислорода в воздухе на 50 процентов продлевает жизнь мышам с искусственно ускоренным старением. Подобный эффект гипоксии у млекопитающих продемонстрировали впервые. Отчет о работе опубликован в журнале PLoS Biology.
В результате многочисленных экспериментов на различных организмах к настоящему времени удалось обнаружить несколько видов воздействия, замедляющих старение и продлевающих жизнь. К примеру, у мышей к такому результату приводит фармакологическое вмешательство в работу ключевых регуляторов клеточного гомеостаза mTOR, SIRT1, Nrf2 и митохондриального комплекса I, модулирующее чувствительность к нутриентам, окислительный стресс и воспаление. Одним из наиболее эффективных средств продления жизни у разных организмов — от дрожжей до крыс — служит ограничение потребляемых калорий, сложные механизмы действия которого, затрагивающие экспрессию сотен генов в разных тканях, до конца не ясны. Еще одно ограничение — потребляемого кислорода — также существенно продлевало жизнь мышиных и человеческих клеток в культурах, дрожжей Saccharomyces cerevisiae, круглых червей Caenorhabditis elegans и плодовых мух Drosophila melanogaster.
Сотрудники Медицинского института имени Говарда Хьюза, Гарвардского университета, Массачусетского технологического и Броудовского институтов под руководством Вамси Мутхи (Vamsi Mootha) решили проверить, влияет ли гипоксия на старение млекопитающих. Для этого они использовали мышей с генетическим дефицитом белка ERCC1-XPF (Ercc1Δ/-) эндонуклеазного комплекса репарации ДНК, отвечающего за эксцизионную репарацию нуклеотидов (NER). Такие животные рождаются без дефектов развития, однако у них ускорено накопление ошибок в геноме и, как следствие, рано появляются молекулярные, физиологические и анатомические признаки старения. Уже к пятинедельному возрасту заметен дефицит моторных функций в виде затрудненного хватания предметов, а общая продолжительность жизни не превышает полугода.
Исследователи поместили 20 таких мышей в возрасте четырех недель в камеру с нормальным давлением и подачей воздуха, разбавленного азотом до концентрации кислорода 11 процентов (примерно как на высоте 5000 метров над уровнем моря). 26 животных, вошедших в контрольную группу, дышали обычным атмосферным воздухом (21 процент кислорода); в остальном условия были аналогичными.
Выяснилось, что мыши в условиях гипоксии независимо от пола прожили в среднем на 50 процентов дольше, чем в обычной атмосфере (23,6 против 15,7 недели, p < 0,00001). Максимальная продолжительность жизни у них составила 31,4 недели против 25,6 в контрольной группе. Разницы в потреблении пищи и массе тела между группами не наблюдалось. Помимо продления жизни при гипоксии был выше гематокрит и значительно лучше сохранялись моторные функции: в возрасте 16 недель животные из основной группы удерживались на ускоренно вращающейся жерди (тест ротарод) в среднем 58 секунд против 15,4 в контрольной (p < 0,00001).
Изучение потенциальных механизмов этого явления показало, что гипоксия не влияет на экспрессию маркера повреждения ДНК γH2Ax и маркеров сенесценции (старения клеток) вследствие остановки клеточного цикла Cdkn1a (p21) и Cdkn2a (p16). Анализ транскриптомов мозжечка (участка мозга, отвечающего за двигательные функции и чувствительного к гипоксии) методом главных компонент также не выявил выраженных различий между группами. Применение более мягких критериев для полнотранскриптомного анализа указало на несколько повышенную экспрессию ряда генов, отвечающих за нейровоспаление и активацию врожденного иммунитета, у Ercc1Δ/- мышей, дышавших атмосферным воздухом, что соотносится с более выраженными у них моторными нарушениями.
Таким образом, гипоксия продлевала жизнь животных не путем устранения эффектов мутации Ercc1Δ/-, а по каким-то другим, не установленным пока механизмам, заключают авторы работы.
В 2020 году американские исследователи показали, что голым землекопам (Heterocephalus glaber) — грызунам, которые известны своим долголетием и сложными общественными взаимосвязями, — физиологически необходимо находиться среди сородичей в тесных подземных камерах, поскольку от свежего воздуха у них развиваются судороги.
Он может вызывать энцефалит у пациентов
Американские, немецкие и нидерландские исследователи обнаружили, что выращивание Т-лимфоцитов на питательной среде может приводить к реактивации в них латентного человеческого герпесвируса 6 типа. Среди терапевтических Т-лимфоцитов с химерными антигенными рецепторами (CAR-T-лимфоцитов), в том числе одобренных к применению, проходящих клинические испытания или уже введенных в организм пациента, были найдены клетки, экспрессирующие большое количество этого вируса, что чревато серьезными осложнениями. Отчет о работе опубликован в журнале Nature. В течение первых лет жизни люди сталкиваются с эндемическими патогенами, которыми заражено прочти все население. Первичная инфекция обычно заканчивается после временных клинических или субклинических проявлений, однако вирусы из семейств герпесвирусов, полиомавирусов, аденовирусов, парвовирусов и некоторых других могут переходить в стабильное латентное существование у здоровых людей. Под влиянием стрессовых условий, таких как иммуносупрессия после пересадки кроветворных стволовых клеток, химических (в том числе лекарственных) или физических воздействий, такие вирусы могу реактивироваться, приводя к разнообразным, зачастую тяжелым клиническим состояниям. Недавно было показано, что терапия противораковыми CAR-T-лимфоцитами (подробно об этой технологии рассказано в материале «Химера против рака») зачастую связана с активацией латентного вируса герпеса 6 типа (HHV-6, проявляется розеолой у детей), который может вызывать энцефалит у пациентов. Механизмы и степень реального риска подобных осложнений при различных видах клеточной терапии остаются малоизученными. Чтобы разобраться в этом вопросе, Калеб Ларо (Caleb Lareau) из Стэнфордского университета с коллегами воспользовались данными сервиса Serratus, который проводит облачные вычисления последовательностей РНК и ДНК из открытых баз секвенирования в масштабах квадриллионов пар оснований для идентификации вирусов. Они обнаружили, что HHV-6 (особенно HHV-6B) чаще всего встречается в первичных культурах Т-лимфоцитов и в целом биообразцы этих клеток обогащены HHV-6 больше, чем другими вирусами. Исходя из этого, для последующего анализа исследователи использовали референсный геном HHV-6B. Повторный анализ данных секвенирования из нескольких предыдущих исследований, а также открытых баз данных подтвердил реактивацию и транскрипционную активность HHV-6B в культурах Т-лимфоцитов и в Т-лимфоцитах у пациентов с различными заболеваниями, в том числе бронхиолитом, реакцией «трансплантат против хозяина» и Т-клеточной лимфомой. ПЦР-мониторинг высокоочищенных CAR-T-лимфоцитов в течение 19 дней производства показал, что в некоторых образцах от здоровых доноров уровень ДНК HHV-6B, практически отсутствовавшей в клетках ранее, резко возрастает после двух недель культивирования. Моделирование с помощью транскриптомного анализа отдельных клеток выявило среди CAR-T-лимфоцитов субпопуляцию Т-хелперов (CD4+), названных суперэкспрессорами. Хотя они составляют лишь от 0,01 до 0,3 процента всех клеток, причем имеют разное клональное происхождение, именно на них приходится основная продукция в образцах вируса, который затем распространяется по культуре активированных Т-лимфоцитов. Также выяснилось, что продукция HHV-6B положительно связана с экспрессией генов HSPD1 и SLC3A2 и отрицательно — LY6E, STAT1 и IL32. При этом реактивация вируса оказалась не связана непосредственно с процессом изготовления CAR-T-клеток, а скорее, представляет собой стохастическое событие, на которое могут влиять различия в исходном состоянии клеток и факторы культуры. Выяснив это, авторы работы подвергли повторному анализу данные секвенирования биообразцов пациентов с B-клеточной лимфомой, получивших лечение одним из трех препаратов анти-CD19 CAR-T-лимфоцитов: одобренными к применению аксикабтагеном цилолейцелом и тисагенлеклейцелом и проходящим клинические испытания SJCAR19. Оказалось, что среди этих клеток есть суперэкспрессоры (примерно один из тысячи), в которых HHV-6 находится в латентном состоянии и транскрипционно активируется через неделю и более после введения пациенту. Дополнительные эксперименты показали, что добавление противовирусного препарата фоскарнета в культуру CAR-T-лимфоцитов значительно снижает распространение в ней HHV-6, однако для выработки практических рекомендаций необходимы дальнейшие опыты. В ходе скрининга баз данных Serratus исследователи обнаружили не только связь HHV-6 с Т-лимфоцитами. К примеру, они зарегистрировали реактивацию вируса простого герпеса 1 типа в перепрограммированных индуцированных плюрипотентных стволовых клетках и вируса Эпштейна — Барр (человеческого герпесвируса 4 типа) в Т-лимфоцитах, а также указания на множество потенциальных подобных ассоциаций, механизм которых необходимо подтверждать в отдельных исследованиях. Что интересно, в естественных киллерах (NK-клетках) и их продуктах не было найдено признаков реактивации ни одного вируса. Полученные результаты свидетельствуют о том, что культивирование человеческих клеток может создать благоприятные условия для реактивации латентных вирусов. Это значит, что, вероятно, экспериментальные и терапевтические клеточные продукты нуждаются в соответствующем скрининге на разных этапах производства и использования, а получающие их пациенты — в мониторинге на вирусные инфекции, заключают авторы работы. Подобные исследования направлены на повышение эффективности и безопасности клеточной терапии, не препятствуют ее развитию. CAR-T-лимфоциты уже помогают лечить и излечивать некоторые онкогематологические заболевания, а в перспективе могут стать действенным методом лечения рака, вирусных инфекций, фиброза и аутоиммунных заболеваний, а также замедления клеточного старения. За заслуги в разработке этой технологии Карл Джун (Carl June) и Мишель Саделен (Michel Sadelain) в 2023 году удостоились премии Breakthrough Prize.