Примерно в тоже время в бывшем СССР, группа ученых под руководством профессора Л.В. Полежаева начала исследования, которыми было установлено, что органоспецифическая РНК модулирует процессы регенерации различных тканей и органов организма млекопитающих. В т.ч. и постмитотических - таких как нервная и мышечная ткани.
Эти исследования показали, что травма прокол, или же инъекция органоспецифической РНК непосредственно в мозг приводит к стимуляции с последующей дифференцировкой клеток эпендимы и митотического или амитотического размножения нейронов. Фактически, наблюдались элементы полной регенерации нервной ткани и физиологической регенерации нейронов мозга. (Полежаев, 1968; Полежаев и Резников 1973; Полежаев, 1982; Polezhaev et al., 1991)
"Наши опыты на взрослых крысах и котятах показывают, что физиологическую регенерацию нервной ткани коры больших полушарий можно значительно стимулировать, если подействовать на нее продуктами распада нервной ткани головного мозга или высокополимерной свежеприготовленной РНК. Введение в мозг этих веществ, как и фактор травмы мозга, вызывает сильное разрушение и дедиффеpенциpовку нервной ткани. Часть клеток погибает. Оставшиеся глиальные и нервные клетки при этом активируются и как бы омолаживаются. Ядра нейронов увеличиваются, округляются, светлеют, в них появляются крупные ядрышки. Цитоплазма светлеет, в ней мелко распыляется и исчезает тигpоид, увеличиваются отростки. Такие активированные нейроны интенсивно амитотически размножаются, проходя три стадии: двуядpышковую, двуядерную и двуклеточную. В случае очень сильного воздействия возникает митотическое деление нейронов, которое, однако, во многих случаях абортивно - доходит до стадии метафазы, после чего клетки погибают. Глиальные клетки усиленно размножаются митотическим и амитотическим путем. С другой стороны, стимулирующие воздействия резко активируют процессы продуцирования камбиального типа клеток из эпендимы и субэпендиального слоя, их миграцию в белое и серое вещество и превращение части из них в нервные клетки. Это особенно ясно видно в белом веществе и молекулярном слое коры больших полушарий".
Неужели метод использования органоспецифической РНК с целью биологической модуляции позволяет преодолеть постмитотичность нервной ткани и тем самым увеличить продолжительность жизни? Необходимо рассмотреть этот вопрос в деталях.
Этот метод известен с середины пятидесятых годов 20-го столетия (Sterzl и Hrubesova 1955), суть которого состоит в том, что суммарную РНК получают из отдельного органа или из целого организма донора фенольным способом и вводят в культуру клеток, ткань, орган или организм-реципиент. С его помощью воспроизводили индукцию различных иммунных реакций, процессы дифференцировки, развития, регенерации и адаптации в тканях организма реципиента, а также эффекты гормонов и других биологически активных веществ. (Смирнов, 1988; Смирнов, 1989; Смирнов и другие, 1993; Полежаев, 1968; Полежаев и Резников 1973; Полежаев, 1982; Segal et al., 1965; Satz et al., 1980; Villee and Goswami, 1973)
Инъецированные в организм реципиент эндогенные органоспецифические РНК (эоРНК) донора в течение очень короткого времени поглощаются с помощью механизма пиноцитоза и накапливаются преимущественно в клетках органа - мишени реципиента, поэтому их действие носит, выражено тканеспецифичный характер. (Белоус и другие, 1974; Stebbing, 1979)
Т.е. эоРНК из мозга донора будет преимущественно накапливаться в мозгу реципиента, из печени донора - в печени реципиента и т.д. (Белоус и другие, 1974; Белоус, 1968; Конышев, 1969; Niu, 1963)
В реципиентных клетках при внутри и межвидовом переносе эоРНК индуцирует синтез белков, которые функционально близкие к донорским, но, по всей видимости, с иРНК матрицы реципиентного генома. (Полежаев, 1974; Полежаев, 1982; Полежаев, 1968; Niu and Mulherkar, 1970; Hillman and Hillman, 1967).
Полагают, что наиболее вероятным механизмом действия экзогенной РНК является специфическая депрессия/ дерепрессия генов в реципиентных клетках мишенях путём взаимодействия экзогенной РНК с регулярными белками хроматина.
В настоящее время большинство исследователей склоняется к тому, что действующим фактором экзогенных РНК является фракция низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК. Низкомолекулярные ядерные/ ядрышковые РНК являются подклассом некодирующих белки ядерной РНК и существуют в клетке преимущественно в виде малых ядерных/ ядрышковых рибонуклеопротеидов. (Stroun et al., 1977; Смирнов, 1988; Белоус и другие, 1974)
Какую биологическую роль выполняют низкомолекулярные ядерные/ ядрышковые РНК?
В дополнение к матричным РНК, рибосомным РНК и транспортным РНК, которые играют центральную роль внутри клеток, в них находятся также значительное количество регуляторной некодирующей белки РНК. Размер этих частиц варьирует от 100 до 300 нуклеотидов, и они играют роль риборегуляторов. Их главной функцией является пострансскипционная регуляция генной экспрессии.
Малые ядерные РНК включаются в сплайсинг ядерных предшественников индивидуальных мРНК, а малые ядрышковые РНК облегчают биогенез рибосом.
Многие из некодирующих белки РНК принимают участие в специфическом распознавании участков нуклеиновых кислот, а также в контроле клеточного роста и дифференцирования. Они идентифицированы и описаны как у прокариот, так и в эукариот. Другие некодирующие белки РНК совершают регулирование с помощью модулирования активности протеинов. (Erdmann et al., 2001; Peculis, 2000; Chambon, 1981; Crick, 1979; Darnell, 1982; Alberts et al., 1986; Lerner and Steitz, 1981; Perry, 1981)
Из известных классов РНК только низкомолекулярные ядерные/ ядрышковые РНК имеют наиболее значительную метаболическую стабильность, что дает им возможность проникать у реципиентные клетки в полимерном состоянии и функционировать в них на протяжении времени достаточном для индукции специфического эффекта. (Weinberg and Penman, 1969)
Низкомолекулярные ядерные/ ядрышковые РНК имеют возможность с одной стороны проникать из ядра в цитоплазму или даже вообще покидать пределы клетки. А с другой стороны наличие специфических переносчиков в мембране ядра, создает условия возможности транспортировки низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК из цитоплазмы в ядро против значительного градиента концентрации. В ядре эти РНК, связываясь с белками хроматина, вызывают специфическую дерепресию генов, подобных, или функционально сходных тем, на которых синтезировались эти молекулы низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК и соответствующих им мРНК, поэтому в пределах организма специфическое действие в первую очередь проявляется в гомологических тканях с подобным типом функционирования генетического аппарата. Подобный эффект возникает в гомологичных тканях и при переносе низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК в другой организм одного и того же вида. Сходные явления наблюдаются и при межвидовом переносе низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК, но в намного меньшей степени.
Второй возможный механизм действия низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК состоит в том, что, по всей видимости, в ядрах на всех стадиях развития транскрибируется одно и то же очень большое число структурных генов. Но лишь определенные подмножества этих транскриптов подвергаются процессингу с образованием специфичных мРНК, транслируемых на каждой отдельной стадии развития организма. (Kleene and Yumphreys, 1977; Wold et al., 1978)
Для предотвращения связывание новосинтезированной РНК с рибосомами, прежде чем завершится её процессинг, необходим специальный механизм, обеспечивающий отбор ядерных транскриптов, экспортируемых в цитоплазму. В самом деле, только 5% общей массы РНК-транскриптов покидает клеточное ядро. (Gruss et al., 1979) Есть мнение, что таким специфическим сигналом, который бы мог быть "пропуском" на выход из ядра различных РНК может быть один из классов низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК. (Alberts et al., 1986)
Исходя из вышеизложенного, можно чётко представить как механизм действия эоРНК полученную из тканей молодого организма-донора на клетку реципиент старого организма, так и ожидаемые последствия применения эоРНК на клеточном, тканевом и организменном уровне:
1.) Попадая в полимерном состоянии в кровяное русло реципиента, эоРНК донора частично деградируют под воздействием РНКаз крови реципиента, частично не специфически поглощаются с последующей деградацией и реутилизацией клетками лимфоидной системы реципиента. Но большая часть этой эоРНК будет в полимерном состоянии специфически поглощена путем органоспецифического пиноцитоза клетками соответствующих органов реципиента (эоРНК печени - печенью, эоРНК мозга - нейронами и т.д.) (Slomski and Latos, 1979; Stebbing, 1979; Niu, 1963; Niu et al., 1968; Белоус и другие, 1974; Белоус, 1968; Конышев, 1969; Eltceiri, 1976; Hillman and Hillman 1967)
2.) Специфически поглощенная полимерная эоРНК сначала поступает в цитоплазму клетки-реципиента, а затем транспортируется в ядро, где, по всей видимости, фракция низкомолекулярных ядерных/ ядрышковых РНК каким то образом активируется и остается, оставшаяся в цитоплазме часть эоРНК деградирует и не принимает участия в трансляции. (Белоус, 1968; Конышев, 1969; Niu, 1963; Niu et al., 1968; Slomski and Latos, 1979; Eltceiri, 1976)
3.) низкомолекулярные ядерные/ ядрышковые РНК из фракции эоРНК донора проникшие в ядро клетки реципиента могут:
a) принимать участие в процессинге транскриптов РНК подобных транскриптам РНК донора, но генетически принадлежащих реципиенту и/или
b) быть специфичным сигналом, который дает пропуск на выход мРНК из ядра клетки подобных мРНК донора, но генетически принадлежащих реципиенту и/или принимать участие в отборе для процессинга транскриптов РНК подобных транскриптам РНК донора, но генетически принадлежащих реципиенту. (Kleene and Yumphreys, 1977; Wold et al., 1978; Gruss et al., 1979; Alberts et al., 1986)