Возможности генных, клеточных и фармакологических подходов для коррекции возрастных изменений
- Авторы: Китаева К.В.1, Соловьева В.В.1, Филин И.Ю.1, Мухамедшина Я.О.1,2, Ризванов А.А.1,3
-
Учреждения:
- Казанский (Приволжский) федеральный университет
- Казанский государственный медицинский университет
- Академия наук Республики Татарстан
- Выпуск: Том 105, № 6 (2024)
- Страницы: 974-986
- Тип: Обзоры
- URL: https://journals.rcsi.science/kazanmedj/article/view/311383
- DOI: https://doi.org/10.17816/KMJ624852
- ID: 311383
Цитировать
Аннотация
Улучшение среды обитания человека привело к увеличению средней продолжительности жизни. Длинная жизнь идёт рука об руку со старостью, которая снижает качество жизни человека и представляет собой острую социальную проблему. Таким образом, поиски подходов, которые способны улучшить качество жизни, возможность прожить её без возрастных заболеваний представляет собой крайне актуальную задачу. Старение организма начинается со старения клеток, в которых происходит активация процесса старения через индукцию специфических сигнальных путей, что необратимо делит жизнь любой клетки на «до и после». Стареющие клетки способны влиять на своё микроокружение, секретируя больше воспалительных сигнальных молекул и индуцируя патологические изменения в соседних клетках. Накопление и длительное сохранение постаревших клеток приводят к ухудшению состояния тканей и органов, а в конечном итоге к снижению качества жизни и повышению риска смерти. Среди наиболее перспективных подходов к коррекции старения и возрастных заболеваний — фармакологическая, генная и клеточная терапия. Повышение экспрессии генов-супрессоров старения, использование определённых популяций нативных и генетически-модифицированных клеток, а также сенолитических препаратов способно помочь отсрочить старение и связанные с ним заболевания на более отдалённую перспективу. В представленном обзоре рассмотрены исследуемые на сегодняшний день подходы и достижения в области антивозрастной терапии, в частности генная терапия с использованием аденоассоциированных векторов и подходы, основанные на клеточной терапии.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Кристина Викторовна Китаева
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: olleth@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0704-8141
SPIN-код: 6937-6311
канд. биол. наук, ст. науч. сотр., НИЛ OpenLab генные и клеточные технологии, доц., каф. генетики
Россия, г. КазаньВалерия Владимировна Соловьева
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Email: solovyovavv@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8776-3662
SPIN-код: 8796-3760
канд. биол. наук, ведущий науч. сотр., НИЛ OpenLab генные и клеточные технологии, доц., каф. генетики
Россия, г. КазаньИван Юрьевич Филин
Казанский (Приволжский) федеральный университет
Email: filin.ivy@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3661-0527
SPIN-код: 7595-0257
науч. сотр., НИЛ OpenLab генные и клеточные технологии, асс., каф. генетики
Россия, г. КазаньЯна Олеговна Мухамедшина
Казанский (Приволжский) федеральный университет; Казанский государственный медицинский университет
Email: YOMuhamedshina@kpfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9435-340X
SPIN-код: 8569-9002
д-р мед. наук, ведущий науч. сотр., НИЛ OpenLab генные и клеточные технологии; доц., каф. гистологии, цитологии и эмбриологии
Россия, г. Казань; г. КазаньАльберт Анатольевич Ризванов
Казанский (Приволжский) федеральный университет; Академия наук Республики Татарстан
Email: albert.Rizvanov@kpfu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9427-5739
SPIN-код: 7031-5996
д-р биол. наук, гл. науч. сотр., НИЛ OpenLab генные и клеточные технологии, проф., каф. генетики
Россия, г. Казань; г. КазаньСписок литературы
- Ros M., Carrascosa J.M. Current nutritional and pharmacological anti-aging interventions // Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2020. Vol. 1866. P. 165612 doi: 10.1016/j.bbadis.2019.165612
- Austad S.N., Hoffman J.M. Is antagonistic pleiotropy ubiquitous in aging biology? // Evol Med Public Health. 2018. Vol. 2018. P. 287–294. doi: 10.1093/emph/eoy033
- Hernandez-Segura A., Nehme J., Demaria M. Hallmarks of cellular senescence // Trends Cell Biol. 2018. Vol. 28. P. 436–453. doi: 10.1016/j.tcb.2018.02.001
- Ocampo A., Reddy P., Belmonte J.C.I. Anti-aging strategies based on cellular reprogramming // Trends Mol Med. 2016. Vol. 22. P. 725–738. doi: 10.1016/j.molmed.2016.06.005
- Burton D.G., Krizhanovsky V. Physiological and pathological consequences of cellular senescence // Cell Mol Life Sci. 2014. Vol. 71. P. 4373–4386. doi: 10.1007/s00018-014-1691-3
- Missiaen R., Anderson N.M., Kim L.C., et al. GCN2 inhibition sensitizes arginine-deprived hepatocellular carcinoma cells to senolytic treatment // Cell Metab. 2022. Vol. 34. P. 1151–1167. doi: 10.1016/j.cmet.2022.06.010
- Zhu Y., Tchkonia T., Pirtskhalava T., et al. The Achilles' heel of senescent cells: From transcriptome to senolytic drugs // Aging Cell. 2015. Vol. 14. P. 644–658. doi: 10.1111/acel.12344
- Aguayo-Mazzucato C., Andle J., Lee T.B.Jr., et al. Acceleration of beta cell aging determines diabetes and senolysis improves disease outcomes // Cell Metab. 2019. Vol. 30. P. 129–142. doi: 10.1016/j.cmet.2019.05.006
- Wang L., Wang B., Gasek N.S., et al. Targeting p21(Cip1) highly expressing cells in adipose tissue alleviates insulin resistance in obesity // Cell Metab. 2022. Vol. 34. P. 75–89. doi: 10.1016/j.cmet.2021.11.002
- Blagosklonny M.V. Selective anti-cancer agents as anti-aging drugs // Cancer Biol Ther. 2013. Vol. 14. P. 1092–1097. doi: 10.4161/cbt.27350
- Zoncu R., Efeyan A., Sabatini D.M. mTOR: From growth signal integration to cancer, diabetes and ageing // Nat Rev Mol Cell Biol. 2011. Vol. 12. P. 21–35. doi: 10.1038/nrm3025
- Bourgeois B., Madl T. Regulation of cellular senescence via the FOXO4-p53 axis // FEBS Lett. 2018. Vol. 592. P. 2083–2097. doi: 10.1002/1873-3468.13057
- Park H.K., Yoon N.G., Lee J.E., et al. Unleashing the full potential of Hsp90 inhibitors as cancer therapeutics through simultaneous inactivation of Hsp90, Grp94, and TRAP1 // Exp Mol Med. 2020. Vol. 52. P. 79–91. doi: 10.1038/s12276-019-0360-x
- Chen D.D., Peng X., Wang Y., et al. HSP-90 acts as a senomorphic target in senescent retinal pigmental epithelial cells // Aging (Albany NY). 2021. Vol. 13. P. 21547–21570. doi: 10.18632/aging.203496
- Tao Z.F., Hasvold L., Wang L., et al. Discovery of a potent and selective BCL-XL inhibitor with in vivo activity // ACS Med Chem Lett. 2014. Vol. 5. P. 1088–1093. doi: 10.1021/ml5001867
- Wei Y., Zhang L., Wang C., et al. Anti-apoptotic protein BCL-XL as a therapeutic vulnerability in gastric cancer // Animal Model Exp Med. 2023. Vol. 6. P. 245–254. doi: 10.1002/ame2.12330
- Moujalled D., Southon A.G., Saleh E., et al. BH3 mimetic drugs cooperate with Temozolomide, JQ1 and inducers of ferroptosis in killing glioblastoma multiforme cells // Cell Death Differ. 2022. Vol. 29. P. 1335–1348. doi: 10.1038/s41418-022-00977-2
- Triana-Martínez F., Picallos-Rabina P., Da Silva-Álvarez S., et al. Identification and characterization of cardiac glycosides as senolytic compounds // Nat Commun. 2019. Vol. 10. P. 4731. doi: 10.1038/s41467-019-12888-x
- Seo E.J., Efferth T., Panossian A. Curcumin downregulates expression of opioid-related nociceptin receptor gene (OPRL1) in isolated neuroglia cells // Phytomedicine. 2018. Vol. 50. P. 285–299. doi: 10.1016/j.phymed.2018.09.202
- Lee D.Y., Lee S.J., Chandrasekaran P., et al. Dietary curcumin attenuates hepatic cellular senescence by suppressing the MAPK/NF-kappa B signaling pathway in aged mice // Antioxidants (Basel). 2023. Vol. 12. P. 1–14. doi: 10.3390/antiox12061165
- Nam S., Kim D., Cheng J.Q., et al. Action of the Src family kinase inhibitor, dasatinib (BMS-354825), on human prostate cancer cells // Cancer Res. 2005. Vol. 65. P. 9185–9189. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-05-1731
- Yousefzadeh M.J., Zhu Y., McGowan S.J., et al. Fisetin is a senotherapeutic that extends health and lifespan // EBioMedicine. 2018. Vol. 36. P. 18–28. doi: 10.1016/j.ebiom.2018.09.015
- Huang Y., He Y., Makarcyzk M.J., Lin H. Senolytic peptide FOXO4-DRI selectively removes senescent cells from in vitro expanded human chondrocytes // Front Bioeng Biotechnol. 2021. Vol. 9. P. 677576. doi: 10.3389/fbioe.2021.677576
- Iida K., Naiki T., Naiki-Ito A., et al. Luteolin suppresses bladder cancer growth via regulation of mechanistic target of rapamycin pathway // Cancer Sci. 2020. Vol. 111. P. 1165–1179. doi: 10.1111/cas.14334
- Takaya K., Ishii T., Asou T., Kishi K. Navitoclax (ABT-263) rejuvenates human skin by eliminating senescent dermal fibroblasts in a mouse/human chimeric model // Rejuvenation Res. 2023. Vol. 26. P. 9–20. doi: 10.1089/rej.2022.0048
- Chung H., Kim C. Nutlin-3a for age-related macular degeneration // Aging (Albany NY). 2022. Vol. 14. P. 5614–5616. doi: 10.18632/aging.204187
- Wang Y., Chang J., Liu X., et al. Discovery of piperlongumine as a potential novel lead for the development of senolytic agents // Aging (Albany NY). 2016. Vol. 8. P. 2915–2926. doi: 10.18632/aging.101100
- Wang R., Yu Z., Sunchu B., et al. Rapamycin inhibits the secretory phenotype of senescent cells by a Nrf2-independent mechanism // Aging Cell. 2017. Vol. 16. P. 564–574. doi: 10.1111/acel.12587
- Powers M.V., Valenti M., Miranda S., et al. Mode of cell death induced by the HSP-90 inhibitor 17-AAG (tanespimycin) is dependent on the expression of pro-apoptotic BAX // Oncotarget. 2013. Vol. 4. P. 1963–1975. doi: 10.18632/oncotarget.1419
- Harris D.T., Hilgaertner J., Simonson C., et al. Cell-based therapy for epithelial wounds // Cytotherapy. 2012. Vol. 14. P. 802–810. doi: 10.3109/14653249.2012.671520
- Pippias M., Jager K.J., Åsberg A., et al. Young deceased donor kidneys show a survival benefit over older donor kidneys in transplant recipients aged 20–50 years: A study by the ERA-EDTA Registry // Nephrol Dial Transplant. 2020. Vol. 35. P. 534–543. doi: 10.1093/ndt/gfy268
- Iske J., Matsunaga T., Zhou H., Tullius S.G. Donor and recipient age-mismatches: The potential of transferring senescence // Front Immunol. 2021. Vol. 12. P. 671479. doi: 10.3389/fimmu.2021.671479
- Keren A., Bertolini M., Keren Y., et al. Human organ rejuvenation by VEGF-A: Lessons from the skin // Sci Adv. 2022. Vol. 8. Р. eabm6756. doi: 10.1126/sciadv.abm6756
- Wang L., Wei J., Da Fonseca Ferreira A., et al. Rejuvenation of senescent endothelial progenitor cells by extracellular vesicles derived from mesenchymal stromal cells // JACC Basic Transl Sci. 2020. Vol. 5. P. 1127–1141. doi: 10.1016/j.jacbts.2020.08.005
- Grigorian-Shamagian L., Liu W., Fereydooni S., et al. Cardiac and systemic rejuvenation after cardiosphere-derived cell therapy in senescent rats // Eur Heart J. 2017. Vol. 38. P. 2957–2967. doi: 10.1093/eurheartj/ehx454
- Brunet A., Goodell M.A., Rando T.A. Ageing and rejuvenation of tissue stem cells and their niches // Nat Rev Mol Cell Biol. 2023. Vol. 24. P. 45–62. doi: 10.1038/s41580-022-00510-w
- Chulpanova D.S., Kitaeva K.V., Tazetdinova L.G., et al. Application of mesenchymal stem cells for therapeutic agent delivery in anti-tumor treatment // Front Pharmacol. 2018. Vol. 9. P. 1–10. doi: 10.3389/fphar.2018.00259
- Awad M.E., Hussein K.A., Helwa I., et al. Meta-analysis and evidence base for the efficacy of autologous bone marrow mesenchymal stem cells in knee cartilage repair: Methodological guidelines and quality assessment // Stem Cells Int. 2019. Vol. 2019. P. 3826054. doi: 10.1155/2019/3826054
- Гасанова С.Ю. Применение клеточной терапии при лечении деструктивного панкреатита // Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2022. № 9. С. 50–55. doi: 10.17116/hirurgia202209150
- Gjerde C., Mustafa K., Hellem S., et al. Cell therapy induced regeneration of severely atrophied mandibular bone in a clinical trial // Stem Cell Res Ther. 2018. Vol. 9. P. 213. doi: 10.1186/s13287-018-0951-9
- Zarei F., Abbaszadeh A. Application of cell therapy for anti-aging facial skin // Curr Stem Cell Res Ther. 2019. Vol. 14. P. 244–248. doi: 10.2174/1574888X13666181113113415
- Zhang DY, Gao T, Xu RJ, et al. SIRT3 transfection of aged human bone marrow-derived mesenchymal stem cells improves cell therapy-mediated myocardial repair // Rejuvenation Res. 2020. Vol. 23. P. 453–464. doi: 10.1038/s41598-023-40543-5
- Primorac D., Molnar V., Rod E., et al. Knee osteoarthritis: A review of pathogenesis and state-of-the-art non-operative therapeutic considerations // Genes (Basel). 2020. Vol. 11. P. 854. doi: 10.3390/genes11080854
- Yang J.M., Chung S., Yun K., et al. Long-term effects of human induced pluripotent stem cell-derived retinal cell transplantation in Pde6b knockout rats // Exp Mol Med. 2021. Vol. 53. P. 631–642. doi: 10.1038/s12276-021-00588-w
- Martin-Lopez M., Gonzalez-Munoz E., Gomez-Gonzalez E., et al. Modeling chronic cervical spinal cord injury in aged rats for cell therapy studies // J Clin Neurosci. 2021. Vol. 94. P. 76–85. doi: 10.1016/j.jocn.2021.09.042
- Liu D., Zhu M., Zhang Y., Diao Y. Crossing the blood-brain barrier with AAV vectors // Metab Brain Dis. 2021. Vol. 36. P. 45–52. doi: 10.1007/s11011-020-00630-2
- Epstein B.E., Schaffer D.V. Combining engineered nucleases with adeno-associated viral vectors for therapeutic gene editing // Adv Exp Med Biol. 2017. Vol. 1016. P. 29–42. doi: 10.1007/978-3-319-63904-8_2
- Jaijyan D.K., Selariu A., Cruz-Cosme R., et al. New intranasal and injectable gene therapy for healthy life extension // Proc Natl Acad Sci USA. 2022. Vol. 119. P. e2121499119. doi: 10.1073/pnas.2121499119
- Li Z., Zhang Y., Sui S., et al. Targeting HMGB3/hTERT axis for radioresistance in cervical cancer // J Exp Clin Cancer Res. 2020. Vol. 39. P. 243. doi: 10.1186/s13046-020-01737-1
- Yamazaki Y., Imura A., Urakawa I., et al. Establishment of sandwich ELISA for soluble alpha-Klotho measurement: Age-dependent change of soluble alpha-Klotho levels in healthy subjects // Biochem Biophys Res Commun. 2010. Vol. 398. P. 513–518. doi: 10.1016/j.bbrc.2010.06.110
- Xiang T., Luo X., Zeng C., et al. Klotho ameliorated cognitive deficits in a temporal lobe epilepsy rat model by inhibiting ferroptosis // Brain Res. 2021. Vol. 1772. P. 147668. doi: 10.1016/j.brainres.2021.147668
- Xiang T., Luo X., Ye L., et al. Klotho alleviates NLRP3 inflammasome-mediated neuroinflammation in a temporal lobe epilepsy rat model by activating the Nrf2 signaling pathway // Epilepsy Behav. 2022. Vol. 128. P. 108509. doi: 10.1016/j.yebeh.2021.108509
- Wang Y., Sun Z. Klotho gene delivery prevents the progression of spontaneous hypertension and renal damage // Hypertension. 2009. Vol. 54. P. 810–817. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.109.134320
- Roig-Soriano J., Grinan-Ferre C., Espinosa-Parrilla J.F., et al. AAV-mediated expression of secreted and transmembrane aKlotho isoforms rescues relevant aging hallmarks in senescent SAMP8 mice // Aging Cell. 2022. Vol. 21. P. e13581. doi: 10.1111/acel.13581
- Fan J., Wang S., Chen K., Sun Z. Aging impairs arterial compliance via Klotho-mediated downregulation of B-cell population and IgG levels // Cell Mol Life Sci. 2022. Vol. 79. P. 494. doi: 10.1007/s00018-022-04512-x
- Sewell P.E., Ediriweera D., Gomez Rios E., et al. Safety study of AAV hTert and Klotho gene transfer therapy for dementia // J Regen Biol Med. 2021. Vol. 3. P. 1–15. doi: 10.37191/Mapsci-2582-385X-3(6)-097
- Jimenez V., Jambrina C., Casana E., et al. FGF21 gene therapy as treatment for obesity and insulin resistance // EMBO Mol Med. 2018. Vol. 10. P. 1–24. doi: 10.15252/emmm.201708791
- Villarroya J., Gallego-Escuredo J.M., Delgado-Angles A., et al. Aging is associated with increased FGF21 levels but unaltered FGF21 responsiveness in adipose tissue // Aging Cell. 2018. Vol. 17. P. e12822. doi: 10.1111/acel.12822
- Davidsohn N., Pezone M., Vernet A., et al. A single combination gene therapy treats multiple age-related diseases // Proc Natl Acad Sci USA. 2019. Vol. 116. P. 23505–23511. doi: 10.1073/pnas.1910073116
Дополнительные файлы
