Uji Coba Ekspres Allotopic Mice Direncanakan

Mitokondria adalah "stasiun energi" sel, keturunan bakteri simbiosis kuno. Mereka mempertahankan sebuah fragmen kecil dari genom bakteri yang mengkode tiga belas gen yang diperlukan untuk berfungsinya mitokondria. Sebagian besar gen lain masuk ke inti sel selama evolusi, karena mitokondria menjadi semakin terintegrasi ke dalam sel. Sayangnya, DNA mitokondria lebih rentan terhadap kerusakan daripada DNA inti, dan beberapa bentuk kerusakan dapat menyebabkan mutasi dan malfungsi mitokondria. Mitokondria mutan dengan cepat menangkap sel, menggantikan versi fungsionalnya dalam proses ekspansi klon. Kemudian sel ini menjadi pengekspor radikal bebas, yang mengarah ke sejumlah patologi terkait usia. Lipid peroksida , misalnya, adalah penyebab aterosklerosis .

Tujuan dari program penelitian MitoSENS adalah untuk membuat cadangan semua gen mitokondria dalam inti sel menggunakan terapi gen , sebuah proses yang dikenal sebagai ekspresi allotop. Pada prinsipnya, ini akan mencegah perubahan mitokondria dengan menyediakan sumber cadangan protein yang diperlukan agar berfungsi dengan baik. Tentu saja, ini lebih mudah diucapkan daripada dilakukan. Gen perlu diubah sehingga protein dapat bermigrasi ke mitokondria, dan mengoptimalkan penyisipan dan migrasi adalah tugas yang sulit. Sayangnya, karena tingkat pendanaan yang rendah, pekerjaan telah berkembang perlahan selama bertahun-tahun sejak ekspresi allotopic pertama kali ditampilkan.

Kampanye MitoSENS di Lifespan.io

Halo semuanya! Kali ini kami memiliki dua berita. Pertama, kami sedang mempersiapkan sebuah cerita tentang trik baru yang telah kami terapkan untuk meningkatkan ekspresi allotopic gen mitokondria. Kami masih mengeksplorasi apakah kami 100% benar sebelum menulis publikasi dan membuat pernyataan, tetapi kami sangat dekat. Ya, ini berarti kami melakukan ekspresi allotop dari sejumlah besar gen. Tetap berkomunikasi!

Kedua, kami berada pada tahap perencanaan pengujian mouse pertama kami, dan kami meminta Anda untuk membantu meluncurkannya! Ini akan mencakup pengujian dua teknologi yang SENS Research Foundation bantu ciptakan: teknologi unik tikus transgenik dan penerapan apa yang kami pelajari di 2016 . Pekerjaan kami, kami yakin, akan menunjukkan kepada dunia bahwa ekspresi allotopic adalah nyata, dan masa depan ada di sana. Dalam waktu dekat Anda akan melihat pengumuman ujian baru.

Matthew Oakey O'Connor, PhD, Kepala MitoSENS

Wawancara dengan Matthew O'Connor on Longecity

Rekam dalam mp3

Minggu ini kami memberi tahu Anda tentang pekerjaan SENS Research Foundation, yang menangani penghapusan kerusakan molekuler dan seluler. Penuaan mitokondria adalah bagian penting dari proses penuaan manusia. Program SENS yang memecahkan masalah ini, MitoSENS, adalah salah satu proyek bioteknologi yang paling ambisius dan menantang secara teknis. Peristiwa penting baru-baru ini terjadi, dan Anda akan mempelajarinya dalam wawancara kami dengan kepala program MitoSENS, Dr. Matthew O'Connor.

Longecity : Anda mengudara!

Matthew O'Connor : Hai, terima kasih telah mengundang saya!

Longecity : Bisakah Anda memberi tahu sedikit tentang MitoSENS?

Matthew O'Connor : Tentu saja. Kami sedang mengembangkan terapi gen yang mengoreksi mutasi mitokondria. Idenya adalah bahwa mitokondria memiliki DNA sendiri, gen mereka sendiri, hanya 13 gen yang mengkode protein, tetapi semuanya penting. Masalah dimulai ketika mutasi muncul di dalamnya, baik yang diwarisi dari ibu Anda, atau yang berkaitan dengan usia.

Longecity : Dan mutasi terkait usia mempengaruhi hampir semua orang, bukan?

Matthew O'Connor : Benar. Kami belum 100% yakin, tetapi semuanya menunjukkan bahwa fungsi mitokondria berkurang dengan bertambahnya usia , dan bahwa ini merupakan aspek penting dari penuaan yang dialami semua orang pada ototnya sendiri, misalnya, karena mereka menjadi semakin lemah seiring bertambahnya usia.

Longecity : Dalam pertemuan terakhir kami, Anda hanya memiliki konsep memindahkan gen mitokondria ke dalam nukleus. Konsep MitoSENS adalah untuk mentransfer beberapa gen ini ke nukleus sel, di mana mereka akan lebih terlindungi dan terus melakukan pekerjaan mereka. Apa yang baru denganmu? Sudahkah Anda pindah dari dua gen pertama yang Anda bidik?

Matthew O'Connor : DNA mitokondria lebih rentan terhadap kerusakan karena mitokondria mengkhususkan diri dalam menciptakan energi daripada melindungi dan menyimpan DNA. Ini adalah tugas inti di mana semua kromosom kita hidup. Mitokondria menghasilkan energi, dan produk sampingan dari produksi energi adalah radikal bebas yang merusak DNA sensitif. Oleh karena itu, kami mencoba untuk memasukkan cadangan dari salah satu dari tiga belas gen dalam nukleus. Anda menyebutkan dua yang kami kerjakan. Kami memiliki publikasi pada akhir 2016 di mana kami dengan jelas menunjukkan bahwa kami dapat mengambil sel dari pasien dengan mutasi pada dua dari tiga belas gen dan memperbaikinya menggunakan terapi gen kami.

Longecity : Jadi Anda dapat memperbaiki mutasi mitokondria, mengembalikan fungsi mitokondria dalam sel-sel ini. Kedengarannya bagus!

Matthew O'Connor : Ya, semuanya sangat jelas. Kami mampu menunjukkan peningkatan produksi energi oleh mitokondria, kami mampu menunjukkan konsumsi oksigen. Alasan kita bernafas, mengonsumsi oksigen, adalah karena mitokondria kita membutuhkannya untuk menghasilkan energi. Kami mampu menunjukkan peningkatan dalam kelangsungan hidup mereka. Kami dapat menumbuhkan sel di bawah dua kondisi yang berbeda: secara anaerob, seperti yang biasanya dilakukan sel kanker, atau bagaimana bakteri tumbuh dan dalam kondisi di mana mereka hanya dapat bertahan hidup secara aerobik jika mereka dapat mengonsumsi oksigen menggunakan mitokondria. Dalam kondisi aerobik, hanya sel yang diperbaiki yang selamat, dan semua sel mutan mati.

Longecity : Jadi, Anda berhasil dengan dua gen pertama yang Anda targetkan. Bagaimana dengan 11 gen lainnya? Adakah rencana untuk bekerja dengan mereka dalam waktu dekat?

Matthew O'Connor : Ya, sebenarnya kami sudah mengerjakan semuanya untuk tingkat yang berbeda-beda, dan saya dapat memberi tahu Anda sedikit tentang kesuksesan. Kami mengembangkan penargetan vektor DNA untuk semua 13 gen yang mengkode protein, dan kami mengujinya untuk kemampuan mereka menghasilkan protein dan mengarahkannya ke mitokondria. Tidak semuanya bekerja dengan baik, dan kita masih tidak bisa menyatakan kemenangan. Tapi kami membuat kemajuan, dan kami akan melaporkannya dalam waktu dekat. Kami akan menunjukkan mana yang paling berhasil dan yang lebih buruk. Kami akan berbicara tentang strategi yang kami kerjakan untuk meningkatkan proses pengembangan gen yang sedang berlangsung dan menargetkan mitokondria.

Longecity : Saya bukan bioengineer, jadi bisakah Anda menjelaskan mekanisme protein yang ditemukan dalam mitokondria? Bagaimana kabarnya?

Matthew O'Connor : Mitokondria mengkodekan hanya 13 protein, nukleus mengkode lebih dari seribu protein yang diangkut ke mitokondria. Jadi transportasi mereka kemungkinan besar merupakan proses normal, dan bagian yang tidak biasa adalah sintesis protein dalam mitokondria. Kami telah mempelajari cara kerja nukleus, dan kami mencoba mengubah protein mitokondria sehingga mereka berperilaku seperti protein nuklir. Dua masalah paling sederhana, misalnya, DNA mitokondria ditulis dalam bahasa yang sedikit berbeda. Dia masih menggunakan empat huruf yang sama: A, T, G, dan C , tetapi cara mereka membaca sedikit berbeda. Hal pertama yang perlu kita lakukan adalah menerjemahkan gen ke dalam bahasa kernel. Hal kedua yang perlu kita lakukan adalah meletakkan urutan penargetan di awal gen, yang disebut urutan penargetan mitokondria atau MTS. Kami mengambil MTS dari gen lain dan memasukkannya di awal dari 13 gen kami untuk menargetkan protein yang diekspresikan ke mitokondria. Dan kami menguji banyak MTS di lab kami.

Longecity : Kedengarannya cukup rumit, secara teknis. Sudahkah Anda mengerjakan ini selama beberapa tahun, yang merupakan masalah utama dalam mempercepat terapi anti-penuaan yang potensial ini?

Matthew O'Connor : Jadi dua hal yang baru saja saya katakan adalah bagian yang relatif mudah, dan bagian yang sulit adalah mengoptimalkan cara kode bekerja dengan MTS dan sekuens pengatur lain yang mengelilingi gen, bagaimana gen masuk ke dalam genom, berapa kali dimasukkan . Banyak aspek berbeda yang kita pelajari, mereka adalah bagian yang sulit, termasuk pemahaman kita tentang bagaimana evolusi menciptakan sistem ini, dan mencari tahu bagaimana kita dapat menerapkannya pada gen mitokondria. Kami merancang dan mendesain ulang sepanjang waktu, mencoba berbagai perubahan gen untuk mencoba mencari cara meningkatkan ekspresi mereka, menargetkan protein ke mitokondria, dan kemudian mengimpor ke mitokondria, mengukur fungsinya.

Longecity : Orang yang mengikuti penelitian di bidang peremajaan tahu bahwa semua ini lambat, melelahkan, dan sulit. Apakah ada alat baru yang lebih efisien?

Matthew O'Connor : Ada dua alat yang membantu kami. Salah satunya adalah bahwa di era biologi sintetis saat ini , Anda dapat memesan urutan DNA apa pun dari awal hanya dalam beberapa ribu dolar. Oleh karena itu, di zaman kita, tidak seperti waktu saya masih di sekolah pascasarjana, kita cukup mengetik kode di komputer yang ingin kita buat dan sintesiskan. Di masa lalu, untuk membuat versi baru, kami menggunakan banyak peretasan yang membutuhkan waktu berminggu-minggu dan berbulan-bulan, tetapi saat ini Anda hanya perlu mencetaknya dan mengirimkannya melalui email. Ini adalah berkat besar bagi kami dan kemampuan kami untuk menguji ide-ide baru. Yang kedua adalah CRISPR , ini bukan baru dalam biologi molekuler , tetapi baru dalam proyek kami, ini memungkinkan kami untuk mengontrol di mana kami memasukkan gen kami dalam genom nuklir. Ini menghilangkan variabilitas tambahan yang harus dipertimbangkan oleh para insinyur ketika mencoba memasukkan gen mereka ke dalam genom. Biasanya ini terjadi secara kebetulan, di mana saja, dan ini adalah aspek yang dapat memperumit situasi. Saat ini, kami mulai mengontrol proses dengan memasukkan gen lebih khusus menggunakan CRISPR.

Longecity : Ada banyak perusahaan akhir-akhir ini, mereka melihat satu aspek penuaan, dan tampaknya beberapa hambatan atau hal-hal tak terduga tiba-tiba muncul di jalan mereka. Saya tahu Anda sangat berhati-hati dalam merencanakan bagaimana MitoSENS akan berkembang. Selama beberapa tahun, apa yang paling mengejutkan, atau masalah tiba-tiba apa yang muncul?

Matthew O'Connor : Satu masalah adalah model mutasi mitokondria sangat terbatas. Sebagai contoh, saya berbicara tentang menggunakan CRISPR untuk secara spesifik memodifikasi gen dalam nukleus. Tetapi jika Anda ingin mengubah gen dalam mitokondria, Anda tidak dapat menggunakan CRISPR, itu tidak berfungsi di dalamnya, atau setidaknya tidak ada yang tahu cara membuatnya bekerja. Dengan demikian, mustahil untuk memanipulasi genom mitokondria, yang berarti bahwa tidak ada yang dapat membuat mutasi spesifik pada DNA mitokondria. Kami menggunakan mutasi acak yang terjadi secara alami. Selain itu, dalam sistem model - misalnya, seperti tikus - tidak ada banyak mutasi yang biasanya dipelajari di laboratorium. Ada sangat sedikit penyakit mitokondria murine, dan sebagian besar dari kita menggunakan manusia. Ini tidak berarti bahwa kami bereksperimen dengan orang-orang, kami menggunakan sel manusia. Kami terbatas pada sel yang diambil dari pasien yang telah menemukan mutasi mitokondria yang langka. Dan kelompok kami pilih-pilih tentang mutasi yang ingin kami pelajari, karena kami ingin mutasi spesifik yang hanya mempengaruhi satu, mungkin dua gen sekaligus, sehingga kami dapat mengajukan pertanyaan sederhana. Mencoba melakukan semuanya sekaligus bukanlah cara terbaik. Saya akan mengatakan bahwa salah satu kendala terbesar yang memperlambat kami adalah kurangnya garis sel yang baik untuk bekerja. Kami selalu mencari mereka - dalam publikasi dan konferensi.

Longecity : Dan pertanyaan berikutnya: kapan Anda berencana untuk bekerja dengan seluruh organisme, dan tidak hanya dengan sel dalam cangkir?

Matthew O'Connor : Pertanyaan bagus, dan saya punya jawaban yang membesarkan hati. Kami berencana untuk mulai mengumpulkan dana untuk uji coba tikus dalam beberapa bulan mendatang. Kami sedang menulis rencana keuangan. Laboratorium berjanji untuk menumbuhkan tikus transgenik untuk kita. Kami telah mendesain sepenuhnya tikus yang kami butuhkan. Kami menemukan tikus dengan mutasi yang diinginkan. Mereka tidak sepenting yang biasanya kita pakai dalam garis sel, tetapi dengan tikus lain mereka tidak akan bertahan hidup, karena mutasi mitokondria sangat berbahaya bagi kesehatan. Tetapi kami memiliki tikus dengan mutasi sedang, dan kami telah melakukan percobaan pada sel mereka, dan mereka dianggap bekerja. Oleh karena itu, saya pikir kita akan segera memiliki tikus, tetapi hanya setelah beberapa tahun kita akan tahu jika kita mengoreksi mutasi. Namun, kita akan memiliki tikus dengan gen kita, mungkin dalam waktu kurang dari satu tahun.

Longecity : Kedengarannya bagus. Dan pertanyaan terakhir: Anda bekerja dengan mitokondria yang rusak, dan teori penuaan SENS mengatakan, hei, mari kita perbaiki kerusakannya dan semuanya akan jauh lebih baik. Apakah Anda memiliki pemikiran tentang produk saat ini? Antioksidan seperti prekursor MitoQ atau NAD + , apa pendapat Anda tentang mereka? Apakah Anda menganggapnya efektif?

Matthew O'Connor : Ini adalah pertanyaan yang sulit, karena ini bukan bidang saya, tetapi saya akan memberi tahu Anda pendapat saya. Saya akan mengatakan bahwa ada beberapa studi awal yang menunjukkan bahwa meningkatkan level NAD + dengan suplemen makanan ini sebenarnya dapat memiliki semacam efek positif pada fungsi mitokondria Anda. Apakah mereka akan meningkatkan kesehatan atau harapan hidup Anda adalah masalah yang belum terselesaikan. Tetapi mereka dapat sedikit meningkatkan produksi energi. Antioksidan yang ditargetkan pada mitokondria seharusnya bekerja, tetapi saya tidak menyarankan Anda lari ke toko untuk mereka. Namun demikian, saya percaya bahwa bidang penelitian ini layak untuk diperhatikan. Era di mana setiap orang berbicara tentang mengambil megadosis vitamin C dan E untuk mencoba menghilangkan semua radikal bebas yang diproduksi oleh mitokondria telah hilang, karena mereka tidak masuk ke dalam mitokondria Anda. Tetapi beberapa tampaknya jatuh ke dalam mereka. Masalahnya adalah itu adalah sistem yang sensitif, dan lebih baik tidak ikut campur. Ada percobaan yang menunjukkan bahwa beberapa antioksidan yang ditargetkan ini dapat secara berlebihan menghilangkan radikal bebas dan benar-benar merusak fungsi mitokondria. Karena itu, saya tidak lari ke toko untuk mereka, tetapi mengikuti penelitian.