Badania nad ER-fagią rzucają nowe światło na starzenie się komórek i otwierają drogę do innowacyjnych terapii

Ostatnio zidentyfikowany mechanizm molekularny, dzięki któremu komórki aktywnie przekształcają swoją strukturę wewnętrzną w procesie starzenia, otwiera zupełnie nowe perspektywy terapeutyczne w walce z patologiami wieku podeszłego. Proces ten, znany jako ER-fagia, pozwala na głębsze zrozumienie tego, jak organizm radzi sobie z upływem czasu na poziomie komórkowym. Odkrycie to ma fundamentalne znaczenie, ponieważ sugeruje możliwość oddzielenia samego procesu biologicznego starzenia od rozwoju towarzyszących mu chorób przewlekłych, co w konsekwencji może znacząco wydłużyć okres życia w pełnym zdrowiu.

Badania przeprowadzone pod kierunkiem profesora nadzwyczajnego Christophera Berkevitza z Vanderbilt University, opublikowane na łamach prestiżowego czasopisma Nature Cell Biology, zmieniają dotychczasowy paradygmat w gerontologii. Zamiast skupiać się wyłącznie na ilościowym ubytku komponentów komórkowych, naukowcy zwrócili uwagę na ich organizację przestrzenną. Praca ta podkreśla, że architektura organelli jest kluczowa dla zachowania funkcjonalności komórek wraz z wiekiem. Szczególną rolę odgrywa tu retikulum endoplazmatyczne (ER) – rozbudowana sieć błon, która reguluje syntezę białek oraz metabolizm lipidów, zajmując ponad połowę całkowitej powierzchni błon komórkowych.

Aby zaobserwować te zmiany w czasie rzeczywistym, zespół badawczy wykorzystał nicienia Caenorhabditis elegans, który jest powszechnie uznanym modelem w badaniach nad starzeniem. Naukowcy ustalili, że wraz z upływem lat w komórkach dochodzi do specyficznego spadku ilości szorstkiego ER, odpowiedzialnego za produkcję białek, podczas gdy kanalikowe ER, związane z syntezą tłuszczów, pozostaje relatywnie stabilne. Kluczowym mechanizmem sterującym tą zmianą jest ER-fagia – selektywny proces, w którym komórka celowo niszczy zużyte fragmenty retikulum, aby zreorganizować jego strukturę. Zespół odkrył, że to modelowanie jest proaktywną reakcją obronną; zablokowanie tego procesu, na przykład u drożdży, skutkowało wyraźnym skróceniem ich życia.

Eric Donahue, pierwszy autor publikacji, zaznaczył, że rola przebudowy retikulum endoplazmatycznego w kontekście starzenia była dotychczas słabo zbadanym obszarem biologii komórki. Profesor Berkevitz porównał komórkę do fabryki, w której sukces operacyjny zależy nie tylko od posiadania odpowiednich maszyn, ale przede wszystkim od ich efektywnego rozmieszczenia w przestrzeni. Zaburzenia w organizacji ER są ściśle powiązane ze spadkiem wydajności komórkowej i początkiem stanów patologicznych, co wpisuje się w ogólne mechanizmy starzenia, takie jak utrata proteostazy. Obserwowany spadek udziału szorstkiego ER może wyjaśniać, dlaczego z wiekiem komórki tracą zdolność do syntezy funkcjonalnych białek.

W realizację projektu zaangażowani byli również eksperci z University of Michigan oraz University of California w San Diego, którzy zapewnili dostęp do zaawansowanych technik mikroskopowych i wiedzy genetycznej. Przyszłe prace laboratorium Berkevitza będą koncentrować się na szczegółowym badaniu kontroli molekularnej, która pozwala retikulum endoplazmatycznemu zmieniać swój kształt w różnych typach tkanek. Modulacja aktywności ER-fagii za pomocą potencjalnych środków farmakologicznych lub metod genetycznych mogłaby pomóc w zachowaniu integralności strukturalnej tej organelli, oferując obiecującą ścieżkę dla medycyny.

Takie podejście oferuje nową drogę do spowolnienia lub zapobiegania chorobom przewlekłym związanym z podeszłym wiekiem. Zrozumienie tego mechanizmu, który może być jednym z najwcześniejszych sygnałów dysfunkcji organizmu, ma ogromne znaczenie kliniczne. Biorąc pod uwagę, że starzenie się jest głównym czynnikiem ryzyka dla wielu powszechnych schorzeń, w tym cukrzycy i zaburzeń neurologicznych, manipulowanie procesem ER-fagii może stać się przełomem w medycynie regeneracyjnej i geriatrii, pozwalając na zachowanie sprawności organizmu przez znacznie dłuższy czas.