Bij muizen vernietigt een ‘verjongingsgebeurtenis’ genetische tekenen van veroudering dagen na de bevruchting
Een studie suggereert dat de biologische leeftijd van zowel muizen- als menselijke embryo’s tijdens de ontwikkeling opnieuw wordt ingesteld. Hier wordt een menselijk ei geïllustreerd omringd door sperma.
Naarmate mensen ouder worden, doen al onze cellen dat ook, die in de loop van de tijd schade ophopen. Maar waarom onze nakomelingen die veranderingen niet erven – het effectief ouder worden van een kind zelfs vóór de geboorte – was een raadsel. “Als je geboren wordt, erft je de leeftijd van je ouders niet”, zegt Yukiko Yamashita, een ontwikkelingsbioloog aan het MIT die de onsterfelijkheid van kiembaancellen zoals eieren of sperma bestudeert. “Om de een of andere reden sta je op nul.”
Experts dachten ooit dat kiembaancellen tijdloos zouden kunnen zijn – op de een of andere manier beschermd tegen het verstrijken van de tijd (SN: 3/10/04). Maar studies hebben tekenen van veroudering in eieren en sperma aangetoond, waardoor dat idee wordt verdreven. Dus onderzoekers hebben de hypothese geopperd dat kiemlijncellen in plaats daarvan hun leeftijd na de conceptie kunnen resetten, waardoor eventuele schade ongedaan wordt gemaakt.
In een nieuwe studie beschrijven wetenschappers bewijs dat die verjongingshypothese ondersteunt. Zowel muis- als menselijke kiembaancellen lijken hun biologische leeftijd te resetten in de vroege stadia van de ontwikkeling van een embryo. Een verjongingsperiode die plaatsvindt nadat een embryo zich aan de baarmoeder heeft gehecht zet het groeiende embryo op zijn jongste biologische leeftijd, genaamd “ground zero”, onderzoekers rapporteren 25 juni in wetenschappelijke vooruitgang.
Begrijpen hoe kiembaancellen veroudering tegengaan, zou onderzoekers kunnen helpen bij het ontwikkelen van behandelingen voor ouderdomsziekten, zoals artritis of Parkinson, zegt Vittorio Sebastiano, een ontwikkelingsbioloog aan de Stanford University School of Medicine die niet bij het werk betrokken was. Bij dergelijke ziekten kunnen bepaalde cellen door beschadiging disfunctioneel worden. Het resetten van de leeftijd van die cellen kan voorkomen dat ze problemen veroorzaken.
Het is mogelijk dat deze verjongingsperiode “op de een of andere manier kan worden gebruikt en gekaapt om in feite vergelijkbare verjongingsprocessen in normale cellen te bevorderen”, zegt Sebastiano.
Vadim Gladyshev, een biochemicus en geneticus die veroudering bestudeert aan de Harvard Medical School en Brigham and Women’s Hospital in Boston, en collega’s gebruikten moleculaire klokken om de geschatte leeftijd van muizenembryo’s in de vroege stadia van ontwikkeling te voorspellen. De klokken meten epigenetische veranderingen, chemische tags op DNA die kunnen ontstaan ​​naarmate cellen ouder worden of worden blootgesteld aan zaken als vervuiling. Dergelijke tags kunnen de activiteit van een gen veranderen, maar niet de informatie die het gen bevat.
De wetenschappers bestudeerden de biologische leeftijd van de embryo’s, die verwijst naar de functie en gezondheid van cellen, in tegenstelling tot de chronologische leeftijden, die de tijd aangeven in jaren (SN: 7/13/16). Door epigenetische veranderingen te volgen, ontdekte het team dat de leeftijd van de muizenembryo’s constant bleef tijdens de eerste stadia van celdeling onmiddellijk na de bevruchting. Maar met ongeveer 6,5 tot 7,5 dagen in ontwikkeling, nadat een embryo aan de baarmoeder was bevestigd, was de gemiddelde biologische leeftijd van embryo’s gedaald – een teken dat cellen een soort van verjongingsgebeurtenis ondergingen. De ground zero van een muisembryo kan ergens tussen 4,5 en 10,5 dagen na de bevruchting liggen, zeggen de onderzoekers. Op een bepaald moment tijdens de ontwikkeling, hoewel het exacte punt nog steeds onduidelijk is, begon de biologische leeftijd van muisembryo’s toen te stijgen.
Het bestuderen van menselijke embryo’s in de vroegste ontwikkelingsstadia is verboden, dus vergelijkbare gegevens voor mensen waren niet beschikbaar, zegt Gladyshev. Maar sommige menselijke embryo’s die iets verder in ontwikkeling waren dan de muizenembryo’s, werden niet meteen ouder, een aanwijzing dat een soortgelijk proces bij mensen plaatsvindt.
De studie is een eerste stap en “stelt meer vragen dan antwoorden op”, zegt Sebastiano, “wat geweldig is.” Enkele van die vragen: welk mechanisme dwingt cellen om hun leeftijd opnieuw in te stellen? Zijn er specifieke genen die het proces aansturen? Verjongen alle levende wezens op deze manier?
Toch is er reden om voorzichtig te zijn met het interpreteren van de resultaten, zegt Yamashita, die niet bij het onderzoek betrokken was. Het is mogelijk dat epigenetische veranderingen slechts een deel van het verhaal zijn, dus alleen erop vertrouwen kan leiden tot misrekeningen. Andere factoren die verband houden met de biologische leeftijd van een cel, zijn bijvoorbeeld of een cel meerdere kopieën van specifieke genen heeft. Als gevolg hiervan kunnen de klokken die epigenetische veranderingen meten, mogelijk niet de precieze “grond nul” voor kiemlijncellen lokaliseren. Toekomstig werk zou andere fenomenen kunnen ontdekken die de leeftijd van cellen helpen meten, zegt Yamashita.
