Cząsteczka wiecznej młodości 28.05.2015

Tak często słyszymy o odkryciu białka pamięci, genu wiecznej młodości czy cząsteczki, która na miejscu zabija komórki rakowe, że może się wydawać, że w niedalekiej przyszłości czeka nas długie, zdrowe życie – dla wszystkich. Jednak postęp ludzkości, napędzany nauką, wciąż rozwija się wolniej, niż się po nim spodziewamy. Jednym z powodów wysokich oczekiwań jest to, że w tekstach popularnonaukowych rzadko pojawia się ciemna strona badań eksperymentalnych: wszelkiego rodzaju udoskonalenia i obalania wyników, które inne laboratoria chciały sprawdzić jeszcze raz. Mówiąc obrazowo, opinia publiczna nie słyszy huku i trzasków upadających hipotez i teorii.

Typowym przykładem jest niedawna historia białka zwanego 11 czynnikiem różnicowania tkanek (GDF-11). Nie tak dawno stał się kolejnym molekularnym „jabłkiem odmłodzenia”: eksperymenty wykazały, że może odwrócić niektóre zmiany związane z wiekiem. Odkryliśmy to w niesamowitym doświadczeniu, kiedy połączyli układ krążenia dwóch myszy, młodych i starych. Okazało się, że młoda krew ma korzystny wpływ na mięsień sercowy. Z wiekiem ściany serca pogrubiają się, co ma zły wpływ na jego pracę, a młoda krew wręcz przeciwnie, powoduje, że ściany mięśnia sercowego stają się cieńsze. Kiedy próbowali dowiedzieć się, jakie molekuły mogą tu odgrywać rolę, znaleźli 13 potencjalnych kandydatów, a wśród nich GDF-11. Sprawdzili to – i okazało się, że sam w sobie działa odmładzająco na mięsień sercowy.

Ponadto GDF-11 stymulował neurogenezę i rozwój naczyń w mózgach starych myszy, a także przyczynił się do przywrócenia funkcjonalności prawidłowych mięśni szkieletowych. Uzyskane dane wielu zdezorientowały, ponieważ obraz okazał się wyjątkowo sprzeczny. Z jednej strony wiadomo było, że GDF-11 jest wysoki u młodych zwierząt i bardzo niski u starych. Z drugiej strony przez długi czas o jego funkcjach wiedziano jedynie, że kontroluje powstawanie receptorów węchowych i receptorów w rdzeniu kręgowym. I wreszcie, co najważniejsze, w 2009 roku David Glass (David Glass) wraz z kolegami z Instytutu Badań Biomedycznych odkryli, że ten sam GDF-11 hamuje wzrost mięśni. Wtedy nie byli tym zaskoczeni - ponieważ jest podobne do białka miostatyny, które hamuje różnicowanie mięśni, spodziewali się mniej więcej tego samego po GDF-11. Musiałem się później zdziwić, gdy okazało się, że w cudzych eksperymentach wykazuje zupełnie przeciwne właściwości.

A potem właściwości GDF-11 postanowiły ponownie sprawdzić. Pierwszą rzeczą, jaką udało nam się dowiedzieć, było to, że do tej pory analizowano ją niezbyt konkretną metodą: po pierwsze ma dwie formy, monomeryczną i dimeryczną (gdy dwie cząsteczki są połączone w jeden funkcjonalny moduł), a po drugie, ponieważ mówiono, że jest podobny do miostatyny. Stosowana wcześniej metoda immunologiczna nie odróżniała monomerów GDF-11 od dimerów (a „sklejanie się” ich cząsteczek może dość mocno wpływać na funkcje białek), a czasami przejmowano także miostatynę. Opracowując dokładniejszą metodę analizy, naukowcy sprawdzili, jak poziom białka zmienia się wraz z wiekiem. U myszy jego poziom był generalnie zbyt niski, aby był wiarygodny, ale u szczurów i ludzi był dość wysoki – i okazało się, że wraz z wiekiem ilość GDF-11 na pewno nie spada, a wręcz wzrasta. Gdy podano go starym zwierzętom, nie nastąpiła regeneracja mięśni. Co więcej, mięśnie nawet wolniej regenerowały się po uszkodzeniu - co jest logiczne, jeśli przyjmiemy, że GDF-11 raczej hamuje niż stymuluje regenerację. Pełne wyniki eksperymentów opublikowano w czasopiśmie Cell Metabolism.

Jak to możliwe, że ta sama cząsteczka zachowuje się tak różnie w różnych rękach? Oczywistą odpowiedzią jest to, że jakaś grupa badawcza uzyskała błędne wyniki. Ale możliwe, że oba mają rację. Tak więc Amy Wagers z Harvardu, pod której kierownictwem wykonano pracę z młodą i starą krwią (po czym wszyscy zaczęli mówić o GDF-11 jako czynniku odmładzającym), mówi, że chodzi o różne formy białka, które - niektóre z jego formy nadal zmniejszają się wraz z wiekiem. Ponadto grupa Wagers i grupa Glass stosowały różne metody uszkadzania mięśni: jedną za pomocą kardiotoksyny, drugą za pomocą ekstremalnego chłodzenia. I równie dobrze może być tak, że regeneracyjny efekt GDF-11 zależy od etiologii uszkodzenia. Wreszcie, w pewnym sensie, nie ma sprzeczności między obiema pracami, ponieważ obie mówią o optymalnym poziomie białka wymaganego do utrzymania funkcjonalności mięśni. Tyle, że niektórzy autorzy pokazali, że tego poziomu nie należy obniżać, a inni – że tego poziomu nie należy zwiększać. I wreszcie, odmładzający efekt młodej krwi niekoniecznie musi mieć miejsce tylko dzięki GDF-11; udało się naliczyć aż 13 potencjalnych kandydatów na „odmładzające jabłka”.