Возможности генных, клеточных и фармакологических подходов для коррекции возрастных изменений

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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.

Об 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. Казань

Валерия 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. Казань

Иван 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. Казань

Яна 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. Казань

Альберт 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. Казань

Список литературы

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. 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
  23. 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
  24. 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
  25. 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
  26. 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
  27. 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
  28. 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
  29. 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
  30. 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
  31. 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
  32. 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
  33. 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
  34. 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
  35. 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
  36. 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
  37. 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
  38. 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
  39. 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
  40. 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
  41. 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
  42. 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
  43. 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
  44. 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
  45. 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
  46. 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
  47. 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
  48. 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
  49. 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
  50. 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
  51. 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
  52. 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
  53. 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
  54. 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
  55. 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
  56. 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
  57. 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
  58. 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
  59. 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

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Общая схема пути старения клетки. Воздействие ряда факторов запускает активацию сигнальных путей р16 и р53–р21, что приводит к полному старению клетки, которое может быть завершено элиминацией клетки из ткани при помощи иммунной системы либо долговременным сохранением патологически функционирующей клетки и её патологическим влиянием на микроокружение в ткани

Скачать (97KB)
Метаданные

© 2024 Эко-Вектор

Creative Commons License

Эта статья доступна по лицензии
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.



Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».