Ученые Массачусетского технологического института (MIT) нашли неинвазивный способ обнаруживать состарившиеся клетки, которые перестают делиться, но остаются живыми и провоцируют возрастные болезни. Метод сочетает рамановскую микроскопию и данные об активности генов. Исследование опубликовано в журнале Nature Aging.
Такие клетки часто называют «зомби»: повреждение ДНК лишает их способности размножаться, но не убивает — они продолжают жить, меняя обмен веществ и работу генов. Иммунитет в норме уничтожает их, однако с возрастом справляется все хуже. Накапливаясь, клетки провоцируют дряблость кожи, мышечную слабость и хронические болезни вроде остеоартрита и диабета второго типа. При этом старение клеток бывает и полезным: оно участвует в развитии эмбриона и заживлении тканей.
Известные маркеры старения — например, белки p16 и p21, участвующие в остановке клеточного цикла, — можно разглядеть, лишь разрушив клетку. Американская команда обошла это ограничение с помощью рамановской микроскопии: она просвечивает образец видимым или ближним инфракрасным светом и по характеру рассеяния определяет химический состав клеток, не уничтожая их.
Картину дополнили пространственным РНК-секвенированием, показывающим, какие гены и где активны в ткани. С ее помощью авторы проанализировали кожу и легкие мышей в возрасте 2 и 26 месяцев. Сопоставив данные, они составили «штрих-код» старения — набор характерных спектральных пиков, связанных с определенными липидами, белками и другими молекулами. Самой яркой чертой «зомби-клеток» оказался усиленный синтез и накопление жиров. В старой коже пострадали мышечное сокращение и обновление коллагена — белкового каркаса тканей, а в легких усилилась активность генов воспаления и иммунного ответа.
«Мы объединили ключевые рамановские признаки с генными сигнатурами и получили штрих-код, помогающий находить такие клетки объективнее», — пояснил ведущий автор статьи Сальваторе Соррентино. Его коллега из MIT Чон Ун Кан добавил, что в перспективе подобные технологии могут привести к эндоскопу, который заглянет внутрь тела и распознает клеточное старение.
Сейчас сканирование образца размером с квадратный миллиметр занимает порядка 30 часов, поэтому команда ускоряет установку и адаптирует метод для человеческих тканей.
Ранее ученые нашли способ снять «тормоз» с иммунитета при раке и гепатите B.