фото показано с : pulse-uk.org.uk

Старение – болезнь, которую надо лечить.
Илья Мечников

Продление жизни – проблема и загадка всех времен и народов. Осознавая бессмертие живой природы за счет размножения смертных организмов и своего собственного вида, обладая неуничтожимым инстинктом к самосохранению и выживанию, Homo Sapiens всегда пытался разрешить это противоречие жизни и смерти. И лишь относительно недавно, по историческим меркам, в разрешении этого противоречия в свою пользу он смог вооружиться научным знанием, препарируя им саму ткань жизни.

На сегодняшний день генетика старения и исследование механизмов продолжительности жизни – одна из важнейших и наиболее интригующих дисциплин на стыке биологии и медицины. Именно с этого междисциплинарного направления и начались успехи в биологии старения, когда в начале 90-х годов XX века выдающийся генетик Синтия Кеньон (Университет Южной Калифорнии, США) экспериментально доказала, что искуственная мутация всего лишь одного гена у подопытного животного – круглого червя-нематоды (C. elegans) – приводит к радикальному увеличению продолжительности его жизни – в целых 2 раза.

Впервые в истории мы смогли так значительно продлить жизнь биологического существа. Это впечатляющее открытие позволило многим другим исследователям поверить, что старение живого организма (и саму смерть!) действительно можно существенно притормозить с помощью нехитрых генетических манипуляций и относительно несложного лабораторного оборудования.

С тех пор для увеличения продолжительности жизни и замедления разного спектра биологических процессов старения исследователи-геронтологи неустанно проводят все новые и новые эксперименты, изучая влияние огромного множества факторов, которые влияют на ускорение процессов старения, а также разрабатывают более изощренные способы продления жизни подопытных организмов, в том числе путем увеличения продолжительности жизни их клеточных структур.

Большинство ученых сходятся во мнении, что старение представляет собой в первую очередь итог длительного процесса по накоплению множества случайных повреждений ДНК на клеточном уровне, а также других серьезных повреждений и поломок в работе всего организма. Но удивляет в первую очередь то, что эволюция этих поломок может идти с совершенно разными скоростями в организмах самых разных представителей жизни. В качестве примера тут можно привести грызунов, у которых подобные повреждения накапливаются в среднем в десять раз быстрее, чем у человека.

Сам факт наличия этих темпоральных, скоростных различий крайне важен для исследователей, да и всего человечества в целом по двум причинам. Во-первых, это указывает на то, что процесс старения неразрывно связан не только с нагромождением накопленных мутаций в ДНК и прочих нарушений в различных биомолекулах, но и с тем, как каждый конкретный вид с ними справляется.

Во-вторых, изучение различия в эффективности ликвидации этих поломок позволит нам понять, почему продолжительность жизни разных видов животных отличается в десятки и даже сотни раз и почему нам с вами не так повезло, как, к примеру, гигантским черепахам (живут более 200 лет).

Значительные отличия в скорости старения животных-долгожителей и тех, кому повезло меньше, дают надежду на то, что когда-нибудь человечество сможет создать технологии, существенно продлевающие жизнь. Первые опыты подобного рода уже сегодня проводятся в лабораториях.

Одним из самых удачных организмов для генетических исследований выступает особый вид круглых червей – нематоды. (Caenorhabditis elegans). Мы с легкостью можем воздействовать на их клетки, хромосомы и ДНК, отслеживая влияние разных генетических и экологических факторов на процессы их старения. И это бесценно ввиду того, что в организме нематод имеется множество генов, схожих с нашими. Вид C. elegans, чей размер достигает всего лишь 1 миллиметра в длину, был первым из многоклеточных организмов, чей геном удалось полностью расшифровать.

Продолжительность жизни нематод составляет порядка трех недель, что очень удобно для ученых, поскольку позволяет им наблюдать за всеми скоростными изменениями в процессе их жизнедеятельности, быстро фиксируя эффективность тех или иных воздействий.

Среди всех возможных способов по продлению жизни, которые ученые сегодня испытывают на различных модельных организмах типа нематод, эффективнее всего оказывались именно генетические. И всякий раз, когда в результате очередного смелого эксперимента какой-нибудь червяк или мошка начинали жить в несколько раз дольше отпущенного, в основе их «хакерского долголетия» лежала та или иная генетическая мутация, внесенная исследователями. Очень хочется верить, да и практика на самом деле это подтверждает, что генетический чит-код по увеличению продолжительности жизни, найденный Синтией Кеньон, оказался самой эффективной технологией.

И вот в январе этого года в авторитетном биологическом журнале Cell Reports было опубликовано исследование, выводящее исследования в области генетики старения на качественно новый уровень. Международная научная группа биоинженеров открыла механизм, который позволил ГМО-нематодам прожить в лабораторных чашачках Петри в пять раз дольше их средней продолжительности жизни – до 4 месяцев. (Для человека это был бы эквивалент 400-летнего возраста.) Раньше ученые о таком могли только мечтать.

Как это удалось? Ученые генетически изменили две системы сигнальных последовательностей в клетках микрочервей.

Сигнальный путь – это последовательность молекул, с помощью которых информация от клеточных рецепторов передается внутри клетки. Упрощенно говоря, это такой молекулярный механизм, который отвечает за реакцию клетки на воздействие гормонов, аминокислот и прочих нейромедиаторов (например, серотонина и дофамина).

Эффект многократного продления жизни проявился при изменении инсулинового и рапамицинового путей. Одно из самых любопытных в этом открытии – генетическое изменение каждого пути по отдельности продлевало жизнь подопытным на 100 и 30% соответственно.

Совмещая обе точечные мутации в одном организме, ученые планировали увидеть эффект в районе 130% (что уже само по себе было бы рекордом). Но неожиданно для всех изменения в продолжительности жизни оказались намного более значительными: +500%.

Это подтверждает догадку, что одного-единственного «гена старения» не существует и для борьбы с биологическим старением необходимо воздействовать не на отдельные сигнальные пути, а сразу на целые их сети. И хотя аналогичная модификация сигнальных путей у человека, по словам авторов, не увеличит нашу жизнь до 400 лет, тем не менее, открытие дает дорогу к новым перспективным поискам.

Понимание особенностей старения на примере нематод дает нам надежду на то, что мы сможем модифицировать этот процесс и для нашего генома, заставив тело человека стареть медленнее, продлить наши годы. Существует множество видов животных, у которых повреждения в клетках и хромосомах накапливаются очень медленно, а сигнальные пути по неясным причинам работают вспять. Мы вполне можем изучить генетические особенности этих видов, которые, возможно, подтолкнут нас к новым открытиям.

Дмитрий Бурлуцкий

93 +