Naukowcy z Uniwersytetu Wyoming uzyskali głębszy wgląd w to, jak niesporczaki radzą sobie w ekstremalnych warunkach i wykazali, że białka mikroskopijnych stworzeń obecne w komórkach ludzkich mogą spowalniać procesy molekularne.
Czyni to białka niesporczaków potencjalnymi kandydatami w technologiach skupiających się na spowalnianiu procesu starzenia i długotrwałym przechowywaniu komórek ludzkich.
Nowe badanie, opublikowane w czasopiśmie Protein Science, bada mechanizmy wykorzystywane przez niesporczaki do wchodzenia i wychodzenia z letargu w obliczu stresu środowiskowego. Badania prowadzone pod kierunkiem starszej badaczki Silvii Sanchez-Martinez w laboratorium Wydziału Biologii Molekularnej UW, adiunkta Thomasa Boothby’ego, badania dostarczają dodatkowych dowodów na to, że białka niesporczaków mogłyby ostatecznie zostać wykorzystane do umożliwienia leczenia ratującego życie ludziom, gdzie nie jest możliwe przechowywanie w lodówce – – i usprawnić przechowywanie terapii komórkowych, takich jak komórki macierzyste.
Mierzące mniej niż pół milimetra długości niesporczaki – zwane także niedźwiedziami wodnymi – mogą przetrwać całkowite wysuszenie; zamrożenie do temperatury nieco powyżej zera absolutnego (około minus 458 stopni Fahrenheita, kiedy zatrzymuje się cały ruch molekularny); podgrzany do ponad 300 stopni Fahrenheita; napromieniowany kilka tysięcy razy w stopniu przekraczającym to, co człowiek jest w stanie wytrzymać; a nawet przetrwać próżnię kosmiczną.
Jak wynika z nowych badań przeprowadzonych pod kierunkiem UW, przeżywają, wchodząc w stan zawieszonej animacji zwanej biostazą, wykorzystując białka tworzące żele wewnątrz komórek i spowalniające procesy życiowe. Współautorzy badania pochodzą z takich instytucji, jak Uniwersytet w Bristolu w Wielkiej Brytanii, Uniwersytet Waszyngtoński w St. Louis, Uniwersytet Kalifornijski w Merced, Uniwersytet w Bolonii we Włoszech i Uniwersytet w Amsterdamie w Holandii.
Głównym autorem artykułu był Sanchez-Martinez, który przybył z Instytutu Medycznego Howarda Hughesa, aby dołączyć do laboratorium Boothby’ego na Uniwersytecie Warszawskim.
„Co zaskakujące, kiedy wprowadzamy te białka do ludzkich komórek, ulegają one żelowaniu i spowalniają metabolizm, podobnie jak u niesporczaków” – mówi Sanchez-Martinez. „Co więcej, podobnie jak w przypadku niesporczaków, kiedy komórki ludzkie zawierające te białka zostaną wprowadzone w biostazę, stają się one bardziej odporne na stres, przekazując część zdolności niesporczaków komórkom ludzkim”.
Co ważne, badania pokazują, że cały proces jest odwracalny: „Kiedy ustąpi stres, żele niesporczaków rozpuszczają się, a komórki ludzkie wracają do normalnego metabolizmu” – mówi Boothby.
„Nasze odkrycia otwierają drogę do opracowania technologii skupiających się na indukowaniu biostazy w komórkach, a nawet w całych organizmach, aby spowolnić starzenie się oraz poprawić przechowywanie i stabilność” – podsumowali naukowcy.
Poprzednie badania przeprowadzone przez zespół Boothby'ego wykazały, że naturalne i zmodyfikowane wersje białek niesporczaków można zastosować do stabilizacji ważnego środka farmaceutycznego stosowanego w leczeniu osób chorych na hemofilię i inne schorzenia bez konieczności przechowywania w lodówce.
Zdolność niesporczaków do przetrwania po wyschnięciu zaintrygowała naukowców, ponieważ stworzenia te robią to w sposób, który wydaje się różnić od wielu innych organizmów posiadających zdolność do wchodzenia w stan zawieszenia.