Можно ли выключить старение?

Старость — болезнь, которую можно и нужно лечить, хоть мы и привыкли воспринимать ее как естественный этап жизни. Сотрудник исследовательского проекта в области эпигенетики старения (объединение научных групп JetBrains Research) Роман Чернятчик рассказал, как наследственность связана со старением, что такое геропротекторы и причем тут голый землекоп.

Выключатель генов

Не все гены в клетках работают одновременно, поэтому клетки мышц сильно отличаются от клеток кожи или нейронов. Существует дополнительный уровень информации, определяющий, какие гены включены, и степень их активности. Эпигенетика изучает изменения этой информации и ее влияние на работу генов. Например, при метилировании ДНК блокируется считывание информации, т.е. гены «выключаются». Наш проект посвящен изучению изменений эпигенетической разметки при старении.

До сих пор в России никто не проводил масштабные исследования по эпигенетике старения человека, но существуют проекты, занимающиеся близкими направлениями. Например, выясняют, какие механизмы ломаются в организме при старении или разрабатывают геропротекторы — вещества, позволяющие увеличить продолжительность жизни.

Гистоны — специальные белки, на которые намотаны нити ДНК.
Хроматин — комплекс из ДНК и гистонов.

Это могут быть, как антиоксиданты, так и другие химические соединения, например: рапамицин и метформин. Рапамицин уже используется в терапии раковых больных. Недостаток препарата в том, что его нельзя применять продолжительное время: он токсичен и имеет много побочных эффектов. Поэтому ученые разрабатывают методику его применения короткими курсами.

Паспорт врет, а тело нет

Одно из последних ярких достижений в эпигенетике — опубликованная в 2013 году математическая модель, которая по данным метилирования ДНК определяет возраст человека с погрешностью в 4 года. Ученые проверили эту модель на долгожителях: модель показала меньший возраст, чем тот, что был у испытуемых на самом деле. Долгожители медленнее стареют, и возрастные изменения появляются у них позже, чем у среднестатистического человека. Те же результаты наблюдаются и у их потомков. Затем модель применили к людям, страдающим от прогерии — генетического заболевания, влекущего за собой преждевременное старение организма. Результаты были полностью противоположными: модель показала этим людям больший возраст, чем тот, что у них действительно был.

Метилирование ДНК — модификация молекулы ДНК без изменения самой последовательности нуклеотидов.

Роман Чернятчик

Проект «Эпигеном»

Сейчас мы проводим первый этап исследований совместно с университетом Вашингтона в Сент-Луисе. Мы должны описать, как именно изменяется эпигенетика, и попытаться понять, почему при старении ломаются те или иные механизмы и процессы в клетке. Например, известно, что в пожилом возрасте снижается эффективность механизма восстановления разрывов ДНК.

Мы отобрали две группы испытуемых: первая — люди 25-30 лет, вторая — 60-65 лет, по 20 человек в каждой группе. Эпигенетическая информация чувствительна к внешним и внутренним факторам. Чтобы минимизировать информационный шум, мы подобрали максимально однородные группы: люди близкого возраста, здоровые, некурящие и без лишнего веса.

В клинике при университете Вашингтона наши коллеги из Сент-Луиса взяли кровь добровольцев для анализа и выделили из нее моноциты (один из типов клеток иммунной системы). В рамках эксперимента были измерены пять типов гистонных модификаций, метилирование ДНК, экспрессия генов, некодирующие РНК, а также уровни различных метаболитов. Из великого множества возможных химических модификаций гистонов мы выбрали те, которые изменяются при старении разных модельных организмов. Уже получены практически все необходимые данные, и они будут выложены в общий доступ для мирового сообщества после первичного анализа.

Загадка голого землекопа

Согласно одной из основных теорий, процесс запуска старения запрограммирован в ДНК. И, вероятно, программу можно остановить. В защиту этой теории приводят примеры организмов, которые без объективной причины умирают после производства потомства. Так, бамбук растет и не стареет в течение 15-20 лет, но после цветения он погибает. Другой пример — австралийская сумчатая мышь. После оплодотворения у самцов происходит гормональный шторм, после которого они умирают от почечной недостаточности. Другая теория называет причиной старения нарушения в клетке, вызванные как внешними, так и внутренними факторами. Считается, что истина объединяет обе эти теории.

Сейчас проводятся исследования, связанные с феноменом голого землекопа. Этот вид близок к обычной мыши, однако последняя живет 2-3 года, тогда как голый землекоп живет в дикой природе в среднем 30 лет. Ученые выясняют разницу между этими организмами, пытаются пересадить некоторые специфичные гены от голого землекопа к мыши, потому что это уникальное существо устойчиво к раку и множеству болезней старения.

Догоним долгожителей?

В последние годы университеты, фармакологические и другие частные компании по всему миру выделяют большие гранты на исследования в области старения. Если удастся создать эффективное лекарство, обеспечивающее здоровое долголетие, то оно сделает комфортнее старость многих людей и, скорее всего, окажется выгодным вложением средств.

Максимальная продолжительность жизни зафиксирована у француженки Жанны Кальман, ее возраст составил 122 года. В настоящее время долгожителями считаются люди старше 90 лет, поэтому можно предположить, что в будущем человек сможет жить в среднем 100 лет. Одно известно точно — ученые стремятся обеспечить человеку здоровую старость, а не только продлить жизнь.

Маргарита Слободенюк
Впервые опубликовано на портале Мегабайт.