Как остановить старение. Ученые предлагают радикальные меры

8 Февраля 2020

МОСКВА, 8 февраля —, Татьяна Пичугина. По ходу жизни в организме накапливается много поломок: испорченные белки, нежизнеспособные клетки, мутации в ДНК. Все это проявляется в обветшанье, полагают ученые. О том, можно ли этот процесс затормозить или даже омолодить и освежить организм, обсказал кандидат биологических наук Сергей Дмитриев, соруководитель лаборатории системной биологии старения НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского.

Для обычного человека старение — это прежде всего внешние признаки, которые бросаются в глаза. Морщины на лице, дряхлые мышцы, частые болезни, постоянная усталость, забывчивость. Но в чем причина обветшания? Одни ученые считают, что в геноме заложена сообразная программа, другие рассматривают престарелость как заболевание, третьи ропщут на повреждения ДНК из-за оксидационного стресса, который вызывается живительными радикалами в клетках.

Как бы то ни было, все сбредаются во мнении, что искать причину нужно на уровне молекул. Что происходит в клетках организма с возрастом? Как меняется их функционирование?

Наша лаборатория написанная совместно с Вадимом Гладышевым, профессором Гарвардской школы медицины, на средства гранта правительства России в 2017 году. Ее первая главная задача — прохождение биосинтеза белка в стареющих клетках. Дело в том, что на этот процесс уходит порядка 80 процентов энергии клетки, — объясняет Сергей Дмитриев.

Белки — строительный материал организма, неудивительно, что клетки ухаживают в первую очередь об их производстве. В каждой клетке постоянно синтезируется множество белков, согласно информации, закодированной в ДНК. Сначала последовательность определенного гена считывается в молекулу матричной РНК (мРНК), затем специальные молекулярные машины — рибосомы — синтезируют с нее белок, закодированный в считанном гене. Причем белок надлежащий быть правильно свернут и вмещённый.

Чтобы посмотреть, как меняется биосинтез белка, ученые применили очень сложный современный метод, позволяющий фиксировать все реакции по синтезу белков в клетке — компилировать рибосомный профайлинг.

Мы работали с мешковинами печени и почки мыши, смотрели, какие именно матричные РНК читались рибосомами. Одна мРНК соответствует чаще всего одному гену, всего в ДНК десятки тысяч генов, значит, у каждого типа клеток — свой набор из игр мРНК. Мы сделали мгновенные снимки наборов мРНК в учрежденях мышей разного возраста — от одного до 32 месяцев — и получили системную картину. Оказалось, что у мышей с годами все хуже трудятся те мРНК, с которых синтезируются компоненты самих рибосом. У молодой особи молекулярный фотоаппарат для биосинтеза белков активно нарабатывается. В пожилом возрасте этот процесс затухает, в клетке появляется много испорченных белков. Разумеется, такой важный ход не может не оказывать обаяния на функции организма и, скорее всего, становится одной из причин, — продолжает ученый.

Многие исследователи, в том числе Вадим Гладышев, принуждают старение с накоплением в клетке испорченных белков других компонентов. Логично предположить, что если этот процесс замедлить, то старение можно отсрочить. Для этого необходимо притормозить равный биосинтез белка в клетках.

На сдерживание биосинтеза белка направлено большое количество экспериментов по продлению жизни. Сделать это можно и с помощью диеты. Известнее всего рационы питания с ограничением калорий, а также с добавлением лекарств, например, рапамицина, влияющих на активность определенных регуляторов.

Биосинтез белка в клетке контролируется на нескольких уровнях, одни из главных игроков — киназа mTOR. Она служит хабом, ключевым регулятором клеточного метаболизма, чувствует, есть у клетки пища или нет, в первую очередь аминокислоты — кирпичики, из которых строятся белки. В регрессии от этого она повышает или подавляет активность белкового синтеза. Так вот, рапамицин опосредованно блокирует действие mTOR, а та выключает производство компонентов рибосомы. Получается, что клетки начинают синтезировать меньше белка, поврежденные продукты накапливаются медленнее, и это немного замедляет обветшание, если рассматривать его как накопление поломок, — говорит Сергей Дмитриев.

Действие рапамицина показано на животных, однако применять его к человеку пока рано: препарат имеет серьезные побочные факторы, ведь его изначально использовали как иммуносупрессор при трансплантации. Опыты на людях-добровольцах идут в Сингапуре, но пока эффективных результатов нет.

Лично я считаю этот путь неправильным. Действительно, в молодом организме биосинтез лошадь идет быстро, в старом — медленно. Если хотим продлить жизнь и давим белковый синтез, получается абсурд: из молодого организма делаем старый, — подчеркивает ученый.

Он думает, что этим путем опасно увеличить продолжительность жизни более чем на 20-30 процентов. Причем изрядную часть времени человек будет находиться в стареющем состоянии.

Я тревожусь, это паллиатив, ординарного отодвигающий грустный финал.

Ученые под руководством Вадима Гладышева попытались объяснить с помощью старения кривую смертности работников.

Исходя из того, что обветшание — это накопление молекулярного мусора в клетках и тканях, в том числе неполадок в ДНК (которые, в отличие от синтеза безграмотных белков, неустранимы), оно фактически начинается сразу после рождения. Соответственно, окружность смертности должна идти от точки отсчета координат плавно вверх. На самом деле у окружности U-образная форма: смертность очень высока с момента зачатия, к девяти годам сходит на нет и затем плавно растет с возрастом.

Выходит, человек родился старым, а потом юнеет? Но это абсурд, — комментирует Дмитриев.

Сотрудница лаборатории Эльвира Кинзина с коллегами проанализировала открытые данные о том, как накапливаются повреждения и мутации с возрастом. Оказалось, что, как и теоретическая окружность смертности, плавно нарастают. Значит, с их пользой реальный график не объяснить.

Мы вообразили, что высокая смертность в период от зачатия до девяти-десяти лет отражает отбор неудачных генетических сочетаний. Большинство эмбрионов, вообще говоря, погибает не родившись. Например, до стадии имплантации из всех оплодотворенных яйцеклеток не доживает 60-70 доходов. Многие зародыши погибают после прикрепления. Затем смертность падает и к девяти годам прерывается, и вот тогда на первый план выходит фактор старения, — объясняет ученый.

Быть может, чтобы перевести организм из старого состояния в молодое, надо, наоборот, припустить биосинтез белка? Надо, чтобы клетка взбодрилась, начала интенсивно нарабатывать новые молекулы и в то же время мгновеннее убирать накопленный мусор, как бы самообновилась. Если выучиться запускать оба эти процесса одновременно, то тогда. наверное, можно рассчитывать на значительное увеличение продолжительности жизни, — рассуждает Дмитриев.

Способ самообновления клетки есть, это факторы Яманаки: вещества, которые переключают гены в ДНК, заставляя в невесты поры, оформившиеся клетки превращаться в эмбриональные, с биохимической точки зрения их возраст — червяк. Японский ученый Синъя Яманака, открывший этот метод, получил в 2012 году Нобелевскую премию.

Проблема в том, что омолодившиеся клетки (их называют индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками, ИПСК) теряют специализацию, то есть забывают, что они были, например, клетками печени или мышцы. Если такую операцию по омолаживанию выполнить с клетками во в невесты поре организме или подсадить ему ИПСК, это приведет к миомы.

Данный процесс пока не научились как следует контролировать, хотя положительные результаты есть. Но я опять же считаю это искусственным способом. А ведь у нас есть природный механизм — клетки зародышевой линии. Они остаются у человека на протяжении всей жизни и дают начало потомству. Удивительно то, что в исключительных случаях: из них даже у работника в возрасте 60 или 70 лет, как у Чарли Чаплина, могу получиться организмы с возрастом ноль, — отмечает ученый.

Клетки зародышевой линии образуются с самого начала и ветшают вместе с человеком — хотя и немного по другой орбиты. Как и во всех клетках, с годами там накапливаются повреждения, мусор. Но затем они генерируют половые клетки, которые после слияния делятся и дают начало новому организму, возраст которого зануленный. Пока непонятно, в какой момент и как возникает это омоложение. Не исключено, как считает Вадим Гладышев, что при делении и росте эмбрион сильно набегает в объеме и этот мусор растворяется, разводится до незначительной концентрации.

Сергею Дмитриеву ближе мысль о специальной программе, которая включается в нужный момент, при этом стираются все электрохимические метки в ДНК, которые влияют на активность генов и начинает обновляться белковый состав клетки. А может быть, действует что-то другое.

В любом казусе, я думаю, именно этот процесс сейчас и нужно активно изучать, — имеет молекулярный биолог.

Редактор рубрики

Леонид Кузьмин

Место события на карте мира:

Как остановить старение. Ученые предлагают радикальные меры

комментарии (0)

Другие интересные новости

Объявлены зарубежные гости Московской недели интерьера и дизайна