Partial chemical reprogramming for induceed cellular rejuvenation

Abstract

Aging is caused in part by epigenetic dysregulation, making cellular reprogramming a promising strategy to restore youthful function. Full induction of pluripotency resets cellular age but erases somatic identity, limiting therapeutic use. Partial reprogramming offers a compromise by transiently engaging reprogramming pathways to reverse hallmarks of aging while maintaining cellular identity. Chemical reprogramming has emerged as an alternative approach, using small molecules to remodel signaling and chromatin states in a more controllable and homogeneous manner than transcription factor induction. Here we compare genetic and chemical reprogramming modalities for cellular rejuvenation and show that chemical cocktails can reproduce and, in some respects, surpass genetic partial reprogramming, reducing senescence and improving mitochondrial performance while avoiding induction of pluripotency. Chemical reprogramming led to a homogeneous early change in identity and pluripotency markers, while factor induction produced mixed subpopulations and prolonged treatment increased stress. Screening by systematic removal of cocktail components identified MLL-menin inhibition and chromatin regulators such as p300/CBP as necessary for senescence suppression. By contrast, RAR signaling was indispensable. Its removal not only elevated senescence but also diminished identity markers. These results establish chemical partial reprogramming as a promising alternative strategy for epigenetic rejuvenation. They highlight the balance between senescence reduction and lineage stability and set the stage for protocols that may translate into safer, tunable therapeutic approaches.Yaşlanma kısmen epigenetik düzensizliklerden kaynaklanmakta ve bu durum hücresel yeniden programlamayı gençlik işlevlerinin geri kazandırılması için etkili bir strateji haline getirmektedir. Pluripotensinin tam indüksiyonu hücrelerin biyolojik yaşını sıfırlayabilse de somatik kimliği ortadan kaldırarak terapötik kullanımını sınırlandırmaktadır. Kısmi yeniden programlama, yeniden programlama yollarını geçici olarak devreye sokarak yaşlanma belirtilerini tersine çevirmeyi ve aynı anda hücresel kimliği korumayı mümkün kılan bir ara çözüm sunmaktadır. Kimyasal yeniden programlama ise küçük moleküller aracılığıyla sinyal ve kromatin düzenlemelerini transkripsiyon faktörü indüksiyonuna kıyasla daha kontrol edilebilir ve homojen bir şekilde yönlendiren alternatif bir yaklaşım olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, hücresel gençleşme amacıyla genetik ve kimyasal yeniden programlama yöntemlerini karşılaştırdık ve kimyasal kokteyllerin genetik kısmi yeniden programlamayı yeniden üretebildiğini ve bazı açılardan aşabildiğini gösterdik. Bu etkiler arasında senesensin azaltılması ve mitokondriyal fonksiyonların iyileştirilmesi bulunurken, pluripotensi indüksiyonu gözlenmemiştir. Kimyasal yeniden programlama, hücresel kimlik ve pluripotensi belirteçlerinde homojen bir değişim oluştururken faktör indüksiyonu ise aynı pencerede heterojen alt popülasyonlar üretmiş ve daha uzun uygulamalarda stres artışı gözlemlenmiştir. Kokteyl bileşenlerinin sistematik olarak çıkarılmasıyla yapılan tarama, senesensin baskılanması için MLL–menin inhibisyonunun ve p300/CBP gibi kromatin düzenleyicilerinin gerekli olduğunu ortaya koymuştur. Buna karşılık RAR sinyallemesi vazgeçilmez bulunmuştur; bu yolun devre dışı bırakılması senesensi artırmış ve hücresel kimlik göstergelerini zayıflatmıştır. Bu bulgular, kimyasal kısmi yeniden programlamayı epigenetik gençleşme için güçlü bir alternatif olarak tanımlamakta, senesens kontrolü ile soy stabilitesi arasındaki dengeyi vurgulamakta ve daha güvenli, ayarlanabilir terapötik yaklaşımların geliştirilmesine temel oluşturmaktadır.