التخطيط لأول محاكمة الفئران تعبير Allotopic التعبير

الميتوكوندريا هي "محطات الطاقة" في الخلية ، أحفاد البكتيريا التكافلية القديمة. احتفظوا بجزء صغير من الجينوم البكتيري الذي يشفر ثلاثة عشر جينًا ضروريًا لعمل الميتوكوندريا. انتقلت معظم الجينات الأخرى إلى نواة الخلية أثناء التطور ، حيث أصبحت الميتوكوندريا أكثر اندماجًا في الخلية. لسوء الحظ ، فإن الحمض النووي للميتوكوندريا أكثر عرضة للتلف من الحمض النووي النووي ، ويمكن أن تؤدي بعض أشكال الضرر إلى طفرات وأعطال في الميتوكوندريا. تلتقط الميتوكوندريا الطافرة الخلية بسرعة ، وتزيح نسخها الوظيفية في عملية التوسع النسيلي. ثم تصبح هذه الخلية مصدرًا للجذور الحرة ، مما يؤدي إلى عدد من الأمراض المرتبطة بالعمر. دهون البيروكسيد ، على سبيل المثال ، هي سبب تصلب الشرايين .

الهدف من برنامج MitoSENS البحثي هو عمل نسخة احتياطية من جميع جينات الميتوكوندريا في نواة الخلية باستخدام العلاج الجيني ، وهي عملية تعرف باسم التعبير التناظري. من حيث المبدأ ، سيمنع التغييرات في الميتوكوندريا من خلال توفير مصدر احتياطي للبروتينات اللازمة لعملها الصحيح. بالطبع ، هذا قول أسهل من فعله. تحتاج الجينات إلى التغيير حتى يمكن للinsروتينات أن تنتقل إلى الميتوكوندريا ، وتحسين الإدخال والهجرة مهمة صعبة. للأسف ، بسبب انخفاض مستوى التمويل ، تقدم العمل ببطء على مر السنين منذ ظهور التعبير التماثلي لأول مرة.

حملة MitoSENS على Lifespan.io

مرحبا بالجميع! هذه المرة لدينا خبران. أولاً ، نحن نعد قصة عن حيلة جديدة طبقناها لتحسين التعبير التماثلي لجينات الميتوكوندريا. ما زلنا نستكشف ما إذا كنا 100٪ مباشرة قبل كتابة منشور والإدلاء ببيان ، لكننا قريبون جدًا. نعم ، هذا يعني أننا قمنا بتعبير إيقاعي لعدد أكبر من الجينات. ابق على اتصال!

ثانيًا ، نحن في مرحلة التخطيط لأول اختبار للماوس ، ونطلب منك المساعدة في إطلاقه! وسيشمل اختبار تقنيتين ساعدت مؤسسة SENS للأبحاث في اختراعهما: التكنولوجيا الفريدة للفئران المعدلة وراثيا وتطبيق ما تعلمناه في عام 2016 . عملنا ، نحن واثقون ، سيظهر للعالم أن التعبير التوازي حقيقي ، والمستقبل يكمن فيه. في المستقبل القريب سترى إعلانًا عن اختبار جديد.

ماثيو أوكي أوكونور ، دكتوراه ، رئيس MitoSENS

مقابلة مع ماثيو أوكونور حول Longecity

سجل في mp3

نخبرك هذا الأسبوع عن عمل مؤسسة SENS للأبحاث ، التي تتعامل مع القضاء على الضرر الجزيئي والخلوي. شيخوخة الميتوكوندريا جزء مهم من عملية شيخوخة الإنسان. برنامج SENS الذي يحل هذه المشكلة ، MitoSENS ، هو واحد من أكثر مشاريع الهندسة الحيوية طموحًا وتحديًا من الناحية الفنية. حدثت أحداث مهمة مؤخرًا ، وسوف تتعرف عليها في مقابلتنا مع رئيس برنامج MitoSENS ، الدكتور ماثيو أوكونور.

Longecity : أنت على الهواء!

ماثيو أوكونور : مرحبًا ، شكرًا على دعوتي!

Longecity : هل يمكنك أن تخبرنا قليلاً عن MitoSENS؟

ماثيو أوكونور : بالطبع. نحن نطور العلاج الجيني الذي يصحح طفرات الميتوكوندريا. الفكرة هي أن الميتوكوندريا لها حمضها النووي الخاص ، وجيناتها الخاصة ، و 13 جينًا فقط تشفر البروتينات ، ولكنها كلها مهمة. تبدأ المشاكل عندما تنشأ طفرات فيها ، إما موروثة من والدتك ، أو مرتبطة بالعمر.

طول العمر: وتؤثر الطفرات المرتبطة بالعمر على الجميع تقريبًا ، أليس كذلك؟

ماثيو أوكونور : صحيح. نحن لسنا متأكدين بنسبة 100 ٪ حتى الآن ، ولكن كل شيء يشير إلى أن وظيفة الميتوكوندريا تتناقص مع التقدم في العمر ، وأن هذا جانب مهم من الشيخوخة الذي يعاني منه الجميع على نفسه ، على سبيل المثال ، في عضلاته ، حيث يصبحون أضعف مع التقدم في السن.

طول العمر : في اجتماعنا الأخير ، كان لديك فقط مفهوم تحريك جينات الميتوكوندريا في النواة. كان مفهوم MitoSENS هو نقل بعض هذه الجينات إلى نواة الخلية ، حيث ستكون محمية بشكل أفضل وتستمر في القيام بعملها. ما الجديد معك؟ هل انتقلت من الجينين الأولين اللذين استهدفتهما ؟

ماثيو أوكونور : الحمض النووي للميتوكوندريا أكثر عرضة للتلف لأن الميتوكوندريا متخصصة في توليد الطاقة بدلاً من حماية وتخزين الحمض النووي. هذه هي مهمة النواة التي تعيش فيها جميع الكروموسومات . تنتج الميتوكوندريا الطاقة ، والمنتجات الثانوية لإنتاج الطاقة هي الجذور الحرة التي تدمر الحمض النووي الحساس. لذلك ، حاولنا إدراج نسخة احتياطية من أي من الجينات الثلاثة عشر في النواة. ذكرت اثنين عملنا عليه. كان لدينا منشور في نهاية عام 2016 أظهرنا فيه بوضوح أنه يمكننا أخذ خلية من مريض يعاني من طفرات في اثنين من الجينات الثلاثة عشر وتصحيحها باستخدام علاجنا الجيني.

طول العمر : لذا كنت قادرًا على تصحيح طفرات الميتوكوندريا ، واستعادة وظيفة الميتوكوندريا في هذه الخلايا. يبدو ذلك جيدًا!

ماثيو أوكونور : نعم ، كان كل شيء واضحًا جدًا. تمكنا من إظهار زيادة في إنتاج الطاقة بواسطة الميتوكوندريا ، وتمكنا من إظهار استهلاك الأكسجين. السبب الذي يجعلنا نتنفس ، نستهلك الأكسجين ، لأن الميتوكوندريا الخاصة بنا بحاجة إليها لإنتاج الطاقة. تمكنا من إظهار تحسن في بقائهم. تمكنا من زراعة الخلايا في حالتين مختلفتين: اللاهوائي ، كما تفعل الخلايا السرطانية عادة ، أو كيف تنمو البكتيريا وتحت الظروف التي يمكن أن تعيش فيها هوائيا فقط إذا كان بإمكانها استهلاك الأكسجين باستخدام الميتوكوندريا. تحت الظروف الهوائية ، نجت الخلايا المصححة فقط ، وماتت جميع الخلايا الطافرة.

طول العمر : لذا نجحت في أول جينين استهدفتهما. ماذا عن الجينات الـ 11 الأخرى؟ أي خطط للعمل مع أي منهم في المستقبل القريب؟

ماثيو أوكونور : نعم ، في الواقع ، نحن نعمل عليها بالفعل بدرجات متفاوتة ، ويمكنني أن أخبركم قليلاً عن النجاح. قمنا بتطوير استهداف ناقلات الحمض النووي لجميع الجينات الـ 13 التي تشفر البروتينات ، واختبرناها لقدرتها على إنتاج البروتينات وتوجيهها إلى الميتوكوندريا. ليس كلهم ​​يعملون بشكل جيد ، وما زلنا لا نستطيع إعلان النصر. لكننا نحرز تقدماً ، وسنتحدث عنه في المستقبل القريب. سنعرض أيها يعمل بشكل أفضل وأيها يعمل بشكل أسوأ. سنتحدث عن الاستراتيجيات التي نعمل عليها من أجل تحسين العملية الجارية لتطوير الجينات واستهداف الميتوكوندريا.

Longecity : أنا لست مهندسًا بيولوجيًا ، فهل يمكنك شرح آلية اكتشاف البروتينات في الميتوكوندريا؟ كيف الحال؟

ماثيو أوكونور : تقوم الميتوكوندريا بتشفير 13 بروتينًا فقط ، بينما تشفر النواة أكثر من ألف بروتين يتم نقلها إلى الميتوكوندريا. لذا فإن نقلهم على الأرجح عملية طبيعية ، والجزء غير المعتاد هو تخليق البروتين في الميتوكوندريا. لقد درسنا كيف تعمل النواة عادةً ، ونحاول تغيير بروتينات الميتوكوندريا بحيث تتصرف مثل البروتينات النووية. أبسط مشكلتين ، على سبيل المثال ، الحمض النووي للميتوكوندريا مكتوبة بلغة مختلفة قليلاً. لا تزال تستخدم نفس الأحرف الأربعة: A و T و G و C ، لكن طريقة قراءتها تختلف قليلاً. أول شيء يتعين علينا القيام به هو ترجمة الجينات إلى لغة النواة. الشيء الثاني الذي يتعين علينا القيام به هو وضع تسلسل الاستهداف في بداية الجين ، يسمى تسلسل استهداف الميتوكوندريا أو MTS. نأخذ MTS من جين آخر وندخله في بداية أي من جيناتنا الثلاثة عشر لاستهداف البروتين المعبر عن الميتوكوندريا. واختبرنا الكثير من MTS في مختبرنا.

Longecity : يبدو ذلك معقدًا جدًا من الناحية الفنية. هل تعمل على هذا منذ عدة سنوات ، وهي المشكلة الرئيسية في تسريع هذا العلاج المحتمل لمكافحة الشيخوخة؟

ماثيو أوكونور : الشيءان اللذان قلتهما للتو هما الجزء السهل نسبيًا ، والجزء الصعب هو تحسين طريقة عمل الشفرة مع MTS والتسلسلات التنظيمية الأخرى التي تحيط بالجين ، وكيف يدخل الجين في الجينوم ، وعدد المرات التي يتم إدخالها فيه . الجوانب العديدة المختلفة التي ندرسها ، هي الجزء الصعب ، بما في ذلك فهمنا لكيفية إنشاء هذا النظام ، ومعرفة كيف يمكننا تطبيقه على جينات الميتوكوندريا. نحن نصمم ونعيد التصميم طوال الوقت ، ونحاول إجراء تغييرات مختلفة في الجينات من أجل محاولة معرفة كيفية تحسين تعبيرها ، واستهداف البروتينات إلى الميتوكوندريا ، ثم استيرادها إلى الميتوكوندريا ، وقياس وظيفتها.

Longecity : الأشخاص الذين يتابعون الأبحاث في مجال التجديد يعرفون أن كل هذا بطيء ومتعب وصعب. هل هناك أدوات جديدة أكثر كفاءة؟

ماثيو أوكونور : هناك أداتان تساعدنا. أحدها هو أنه في العصر الحالي للبيولوجيا الاصطناعية ، يمكنك طلب أي تسلسل DNA من الصفر في بضعة آلاف من الدولارات فقط. لذلك ، في عصرنا ، على عكس الوقت الذي كنت فيه في المدرسة العليا ، يمكننا ببساطة كتابة الرمز على الكمبيوتر الذي نريد إنشاؤه وتركيبه. في الماضي ، لإنشاء إصدار جديد ، استخدمنا الكثير من الاختراقات المختلفة التي استغرقت أسابيعًا وشهورًا ، ولكن في الوقت الحاضر ما عليك سوى طباعتها وإرسالها عبر البريد الإلكتروني. كانت هذه نعمة عظيمة لنا وقدرتنا على اختبار الأفكار الجديدة. والثاني هو CRISPR ، إنه ليس جديدًا في علم الأحياء الجزيئي ، ولكنه جديد في مشروعنا ، فهو يسمح لنا بالتحكم في مكان إدخال جيناتنا في الجينوم النووي. إنه يزيل التباين الإضافي الذي كان على المهندسين أخذه في الاعتبار عند محاولة إدخال جيناتهم في الجينوم. عادة ما يحدث هذا عن طريق الصدفة ، في أي مكان ، وهذا جانب يمكن أن يعقد الموقف. في الوقت الحاضر ، نبدأ في التحكم في العملية عن طريق إدخال الجينات بشكل أكثر تحديدًا باستخدام كريسبر.

Longecity : هناك العديد من الشركات هذه الأيام ، وهي تبحث في جانب واحد من الشيخوخة ، ويبدو أن بعض العقبات أو الأشياء غير المتوقعة تظهر فجأة في طريقها. أعلم أنك كنت حذرًا جدًا في التخطيط لكيفية تطور MitoSENS. لعدة سنوات ، ما هو الأكثر إثارة للدهشة ، أو ما هي المشاكل المفاجئة التي نشأت؟

ماثيو أوكونور : مشكلة واحدة هي أن نماذج طفرات الميتوكوندريا محدودة للغاية. على سبيل المثال ، تحدثت عن استخدام كريسبر لتعديل جين معين في النواة. ولكن إذا كنت ترغب في تغيير الجينات في الميتوكوندريا ، فلا يمكنك استخدام كريسبر ، أو أنه لا يعمل فيه ، أو على الأقل لم يكتشف أحد كيفية جعله يعمل. وبالتالي ، من المستحيل معالجة جينوم الميتوكوندريا ، مما يعني أنه لا يمكن لأحد أن يخلق طفرات محددة في الحمض النووي للميتوكوندريا. نحن نستخدم طفرات عشوائية تحدث بشكل طبيعي. بالإضافة إلى ذلك ، في الأنظمة النموذجية - على سبيل المثال ، مثل الفئران - لا يوجد العديد من الطفرات التي تتم دراستها عادةً في المختبر. هناك عدد قليل جدًا من أمراض الميتوكوندريا الفأرية ، ولذلك يستخدم معظمنا البشر. هذا لا يعني أننا نجرب الناس ، نستخدم الخلايا البشرية. نحن مقيدون بالخلايا المأخوذة من المرضى الذين وجدوا طفرات نادرة في الميتوكوندريا. ومجموعتنا من الصعب إرضاؤها حول الطفرات التي نريد دراستها ، لأننا نريد طفرات محددة تؤثر على واحد فقط ، ربما جينين في كل مرة ، حتى نتمكن من طرح أسئلة بسيطة. محاولة القيام بذلك في وقت واحد ليست أفضل طريقة. أود أن أقول أن واحدة من أكبر العقبات التي تبطئ لنا هي عدم وجود خطوط خلوية جيدة للعمل. نحن نبحث عنها دائمًا - في المنشورات والمؤتمرات.

طول العمر : والسؤال التالي: متى تخطط للعمل مع كائنات حية كاملة ، وليس فقط مع الخلايا في الكوب؟

ماثيو أوكونور : سؤال جيد ولدي إجابة مشجعة. نخطط لبدء جمع الأموال لمحاكمات الماوس في الأشهر القادمة. نحن نكتب الخطط المالية. وعدت المختبرات بزراعة الفئران المعدلة وراثيا بالنسبة لنا. لقد قمنا بتصميم الفئران التي نحتاجها بشكل كامل. وجدنا الفئران مع الطفرات المطلوبة. فهي ليست بنفس أهمية تلك التي نعمل معها عادة في خطوط الخلايا ، ولكن مع الفئران الأخرى لن تعيش ، لأن طفرات الميتوكوندريا ضارة للغاية بالصحة. لكن لدينا فئران ذات طفرات معتدلة ، وقد قمنا بالفعل بتجارب على خلاياها ، وتعتبر فعالة. لذلك ، أعتقد أنه سيكون لدينا الفئران قريبًا ، ولكن فقط بعد بضع سنوات سنعرف ما إذا قمنا بتصحيح الطفرة. ومع ذلك ، سيكون لدينا فئران بجيناتنا ، ربما في أقل من عام.

طول العمر : يبدو رائعًا. والسؤال الأخير: أنت تعمل مع الميتوكوندريا التالفة ، وتقول نظرية الشيخوخة SENS ، مهلاً ، دعنا فقط إصلاح الضرر وكل شيء سيكون أفضل بكثير. هل لديك أي أفكار حول المنتجات الحالية؟ مضادات الأكسدة مثل سلائف MitoQ أو NAD + ، ما رأيك بها؟ هل تجدها فعالة؟

ماثيو أوكونور : هذا سؤال صعب ، لأنه ليس من اختصاصي ، لكني سأخبرك برأيي. أود أن أقول أن هناك بعض الدراسات الأولية التي تشير إلى أن زيادة مستوى NAD + مع هذه المكملات الغذائية يمكن أن يكون لها بالفعل نوع من التأثير الإيجابي على وظيفة الميتوكوندريا الخاصة بك. ما إذا كانت ستحسن صحتك أو متوسط ​​العمر المتوقع هي قضية لم يتم حلها. لكن يمكنهم تحسين إنتاج الطاقة قليلاً. من المفترض أن مضادات الأكسدة التي تستهدف الميتوكوندريا تعمل ، لكنني لا أوصي بالجري إلى المتاجر من أجلهم. ومع ذلك ، أعتقد أن هذا المجال من البحث يستحق الاهتمام به. لقد انتهى العصر الذي تحدث فيه الجميع عن تناول جرعات كبيرة من فيتامين C و E لمحاولة إزالة جميع الجذور الحرة التي تنتجها الميتوكوندريا ، حيث لا يدخلون في الميتوكوندريا. ولكن يبدو أن البعض يقع فيها. المشكلة هي أنه نظام حساس ، ومن الأفضل عدم التدخل. كانت هناك تجارب أظهرت أن بعض هذه مضادات الأكسدة المستهدفة يمكن أن تزيل الجذور الحرة بشكل مفرط وتضر بالفعل بوظيفة الميتوكوندريا. لذلك ، لا أركض إلى المتاجر من أجلهم ، بل أتبع البحث.