Дорога к «дольней жизни»
03.06.2014
13130
Текст: Асет Каржаубаев
Испокон веков человечество стремилось обуздать та кую непобедимую стихию, как смерть. Все люди знают, что они смертны, но все надеются на личное бессмертие. И все религии, по сути, основаны на том, что обещают людям бессмертие в ином мире или форме. В попытке обуздать смерть человек создавал немыслимые существа, как вампиры, духи, или уподоблялись богам, как Фараоны, провозглашавшие себя бессмертными бога ми. Сегодня наука говорит, что прод лить жизнь или получить бессмертие – это уже не из области научной фантастики или мифов, а вполне возможный сценарий развития человечества. Рас смотрим основные направления развития научных исследований в данной области (рис 1).
В середине 1990-х научная группа под началом гарвардского профессора Дэвида Синклера удалось продлить жизнь мышам в полтора раза. Мышам давали ресвератрол, то самое вещество, которым якобы объясняется польза красного вина. Насколько эффективен этот метод на людях, пока неизвестно, но главное в том, что подобным исследованием показано, что со старостью можно бороться и относительно легко. Группа Д. Синклера также показала, что старых мышей можно омолодить. Подопытным мышам вводили инъекции – вещество под названием НАД. НАД вырабатывается, когда клетка сжигает энергию в клеточных энергостанциях – митохондриях. Для нормальной работы клетки митохондрии должны быть в постоянной связи с ядром, где производится большая часть «митохондриального оборудования». Ядро должно знать, что митохондриям нужно. Как выяснили гарвардские биологи, такая связь митохондрий и ядра обеспечивается уровнем НАД: если его становитcя мало, ядро перестает снабжать митохондрию «запчастями»: видимо, за думка в том, чтобы сократить сжигание энергии, если ее стало не хватать. С возрастом уровень НАД может снижаться без всякого недостатка энергии. Ядро ошибочно полагает, что настали тяжелые времена и митохондрии пора отключить (рис 2). Эта нарушенная связь между митохондрией и ядром и приводит, согласно Синклеру, к старению клетки. В итоге инъекция НАД восстанавливает связь между ядром и митохондриями. Клинических испытаний для подтверждения подобных эффектов на людях не про водилось.
Искусственно продлить жизнь теоретически можно и с помощью веществ под названием рапамицин и метформин. Рапамицин подавляет работу молекулярного сенсора пита тельных веществ в клетке mTOR. Вещество очень токсичное для человека и на сегодняшний день применяется для подавления иммунной системы при трансплантации органов. Но в будущем возможны менее безопасные аналоги. Согласно исследованиям подопытные мыши, получившие рапамицин, живут дольше и без регрессии рака. Метформин – самый распространенный в мире препарат для терапии диабета. Эксперименты на животных показывают, что он вдобавок продлевает жизнь. Хотя точно механизм не установлен, считается, что метформин активирует тот же белок, что и ресвератрол. В журнале Science за июнь 2014 года появилась новая, необычная версия авторства группы бельгийских ученых: метформин вопреки логике повышает в клетке количество токсичных радикалов кислорода – это как раз то, с чем борются антиоксиданты. Повышает, но только слегка, зато в ответ и здесь активируется защитная про грамма. В результате клетка чувствует себя даже лучше, по крайней мере в лабораториях. Полезен ли метформин обычному человеку без диабета, пока неясно.
Переливание крови
Еще один способ омоложения – переливание крови. Звучит как клише из фэнтези-романа: по словам авто ра одной из работ Тони Вайс-Корэя из Стэнфордского университета, на тематических конференциях регулярно всплывают вампирские метафоры. Все дело в белке под названием GDF11, который циркулирует в крови у молодых и снижается к старости. Эликсир молодости не просто возможен – он содержится в нашем собственном организме. По крайней мере в мышином. Но эффективность применения данного метод на человеке тоже еще не изучен.
Омолаживающий эффект голодания
Уже в 1950-х годах ученые хорошо знали о простейшем и эффективнейшем способе отсрочки старости чуть ли не у любого живого существа. Способ этот, к сожалению, не очень приятный: голод. Если резко ограничить потребление калорий, то жизнь продлевается. Несколько десятилетий этот факт оставался загадкой. Наконец, в декабре 1993-го была опубликована работа, буквально взорвавшая область, сегодня называемую биологи ей старения. Профессор университета Сан-Франциско Синтия Кеньон обнаружила, что мутация всего одного гена у червей продлевает им жизнь в два раза. Сегодня таким результатом никого не удивишь, но в то время в «искусственное долголетие» ни кто не верил. «Идея, что организм может контролировать собственное старение, была совершенно неожидан ной, – рассказывает журналистам Кеньон. – Это был поразительный результат. Здоровые животные умирают, а мутанты в соседней чашке вы глядят молодыми». Ученые быстро обратили внимание на связь между червем-мутантом и давно известным «омолаживающим» эффектом голодания. Ген daf2, который был поврежден у мутанта, похож на человеческий инсулин – гормон, который у человека связан с потреблением пищи. Инсулин вырабатывается, когда в крови повышается уровень сахара, и сообщает клеткам организма, что глюкозу нужно закачать внутрь в запасти на по том. Мутация в гене daf2, сразу пред положила Кеньон, просто «имитировала голод» – у клеток создавалось ощущение, что глюкозы всегда мало. Такая «имитация голода», как выяснилось в дальнейшем, воспринимается организмом как легкий стресс и включает защитную программу, призванную помочь животному справиться с тяжелой ситуацией. Очень быстро стали появляться данные о том, что и саму защитную программу можно вы звать искусственно. Например, так работает ресвератрол, чудо-препарат из уже упомянутых работ группы Дэвида Синклера, который увенчал тринадцать лет исследований, вдохновленных данными Синтии Кеньон. Ресвератрол напрямую активирует одно из промежуточных звеньев «защитной программы голода» и лечит у мышей чуть ли не все болезни, заодно прод левая им жизнь.
Стволовые клетки
1. Получить стволовую клетку из обычной, не стволовой. Группа под руководством Синъи Яманаки заставил клетки кожи «забыть» свою профессию и вернул их таким образом по лучить стволовую клетку. Полученные стволовые клетки можно заново превратить в любой тип ткани. За свое открытие Яманака в 2012 году получил Нобелевскую премию. Данное открытие свидетельствует, что теоретически можно получить неограниченное количество стволовых клеток из волос и ногтей и превращать их в любой орган, ткань, жир, мышцы.
2. Прямое перепрограммирование клеток. Оказывается, чтобы дать клетке новую специализацию, ее необязательно возвращать сначала в стволовое состояние. Определенными химическими и генетическими воз действиями клетку, например кожи, можно напрямую превратить в клетку, скажем, печени. Так можно избе жать опасной «стволовой стадии». Более того, перепрограммирование мож но осуществлять не в пробирке, а пря мо на больном месте. У мышей можно превратить «вспомогательные» клетки мозга в полноценные нервные клетки, ничего никуда не пересаживая – достаточно точно определить цель и нужные сигналы. Таким способом ученые из кардиологического центра Седарс Синай в Лос-Анджелесе под руководством Евгенио Синголани удалось прямым перепрограммированием по лучить клетки-пейсмейкеры – специализированные клетки сердца, которые задают сердечный ритм.
3. Органоиды – упрощенные версии органов.Органоид – это не орган, а скорее, его биологический макет. Он гораздо более приближенная к жизни модель для тестирования лекарств, чем обычная культура клеток. Возможно, отдельные участки органоидов – например, отделы кишки или те же фрагменты сердечной ткани – даже можно будет в недалеком будущем пересаживать пациентам. К сожалению, как бы нам того ни хотелось, органоиды – это все-таки не органы. До выращивания полноценных, «готовых к употреблению» органов в пробирке ученым пока далеко, но вряд ли очень далеко.
3.1 Ткани и органы из недифференцированных эмбриональных стволовых клеток. Научной группе под руководством супружеской пары Бернарда и Кристин Тисс удалось сконструировать эмбрион позвоночного – рыбки данио – из недифференцированных эмбриональных стволовых клеток. Они показали, что для запуска каскада «распределения ролей» между этими стволовыми клетками достаточно всего двух белков: Nodal и Bone Morphogenic Protein (BMP). Если ввести их в две разные точки «сгустка» клеток, этого оказывается достаточно, чтобы «сгусток» начал развиваться в животное. То есть согласно их теории можно сымитировать зародышевое развитие. У зародыша все органы происходят из одной яйцеклетки – значит, каким-то образом делящиеся клетки договариваются о том, кто, во что и когда превращается. Если понять, как именно происходит этот до говор, то можно искусственно получать целые ткани и даже органы.
3.2 Создание органов из стволовых клеток.Если взять почти любую стволовую клетку – на пример из кишечника, где она помогает регенерировать поверхность, – и «подвесить» ее в толще гелеобразного желе, она начинает ориентироваться в пространстве. Делится на две клетки, из которой одна – верхняя, другая – нижняя. Те продолжают де литься и распределять функции. По являются передние, задние, внутренние, наружные клетки – и вот уже вместо однородного слоя получается что-то, отдаленно напоминающее кишечник. Впервые это удалось в 2009 году ученым из группы Ганса Клеверса в Утрехте. Получившееся подобие кишки многие считают первым человеческим органоидом. Также бывают культуры, которые сложнее, чем про сто пласт клеток, но еще не слишком развитые, чтобы тянуть на органоид – например, фрагменты человеческой сердечной ткани с кровеносными сосудами, полученные в лаборатории Чарлза Мюрри из Вашингтонского университета.
3.3 Выращивание клетки в молекулярной обстановке.Обычные, двумерные культуры, в которых один тип человеческих клеток покрывает поверхность чашки Петри (почти как бактерии или дрожжи), ученые используют еще с середины прошло го века. В конце 1980-х лаборатория Мины Биселл в Беркли обнаружила, что если выращивать клетки молочной железы не просто на пластиковой поверхности, а в молекулярной обстановке, напоминающей настоящее меж клеточное пространство, то клетки начинают организовываться в трубочки, протоки и даже вырабатывать молочные белки.
Похожие статьи
1. Экономика Казахстана: Замедляемся2. Оптимизация правительства
3. Нобелевская премия по медицине 2014: «внутренняя GPS»
4. Самая дорогая болезнь для мировой экономики
5. Демографические сдвиги и недвижимость: время отлива
Оформить подписку
