Исследование, проведенное американскими учеными, показывает новые пути для лечения врожденного дискератоза и других заболеваний, связанных с дефектами теломер и преждевременным старением клеток. Статья об этой работе опубликована в журнале Stem Cell.

Теломеры — концевые участки хромосом, которые выполняют защитную и регуляторную функцию. В каждом цикле деления клетки теломерные последовательности укорачиваются из-за особенностей работы фермента ДНК-полимеразы. Этот факт стал основой так называемой маргинотомии — теории, которая рассматривает теломеры как подобие хромосомного таймера, который отсчитывает клеточные деления, оставшиеся до гибели клетки.

Некоторые клетки организма (например, стволовые) синтезируют фермент теломеразу, который достраивает хромосомы после делений и позволяет клеткам оставаться «вечно молодыми». Если экспрессия теломераз нарушена, то ткани организма начинают преждевременно стареть. Это может привести к развитию целого спектра заболеваний — кроме вышеупомянутого дискератоза, к легочному фиброзу и неалкогольному циррозу печени.

Собственно дискератоз может быть обусловлен одной из множества мутаций. Большинство этих мутаций нарушают образование или функционирование теломеразы, в частности, разрушая две молекулы, называемые TERT и TERC, основные субъединицы фермента. TERT — это теломерная обратная транскриптаза, молекула, способная катализировать синтез ДНК на РНК-матрице. TERC — та самая матрица, необходимая для достраивания теломер.

Микрофотография хромосом с мечеными теломерами / © Stat

Авторы новой работы под руководством Сунита Агарвала несколько лет назад показали, что в развитие теломерных заболеваний вовлечен ген PARN. Его правильная работа важна для нормального формирования и стабилизации TERC. В нынешнем исследовании ученые сосредоточились на изучении PAPD5 — белка, подавляющего работу PARN и дестабилизирующего молекулу TERC.

Ученые провели масштабные скрининговые исследования для выявления ингибиторов PAPD5, протестировав более 100 тысяч известных химических веществ. Получив первоначальный список из 480 кандидатов, в дальнейшем ученые сузили свой выбор до небольшого количества потенциальных ингибиторов. Эти молекулы протестировали на культурах клеток, полученных от пациентов с дискератозом.

Все проверенные вещества увеличили уровни TERC в клетках и способствовали восстановлению теломер до их нормальной длины. Однако более сложной задачей было выяснить, будет ли лечение безопасным и специфичным, затрагивающим лишь стволовые клетки, содержащие нужные молекулы.

Для этого отобранные соединения проверили на лабораторных мышах, которым предварительно пересадили стволовые клетки человека с мутациями в гене PARN, ведущими к развитию дискератоза. Действие ингибиторов PAPD5 приводило к восстановлению длины теломер в трансплантированных клетках, не влияя при этом на способность животных образовывать различные виды клеток крови.

В будущем Агарвал и его коллеги надеются подтвердить пользу ингибирования PAPD5 для других заболеваний, связанных с неправильным функционированием теломер и теломераз, — а возможно, и повлиять на процесс старения в целом. Наиболее перспективными среди всех кандидатов на роль потенциального лекарства ученые считают два вещества под кодовыми названиями BCH001 и RG7834.