Благодаря миллиардам из карманов представителей технической и деловой элиты ученым в последние годы удалось добиться значительного прогресса в области продления жизни. Они заговорили о возможности уже в ближайшем будущем не только отсрочить наступление типичных старческих болезней, но и вообще повернуть процесс старения вспять. Важным моментом в этом отношении является омоложение клеток и целых органов.

Острое зрение, гладкая кожа и идеально работающие почки – то, что для людей в преклонном возрасте является перспективой на будущее, для лабораторных мышей реальность уже сегодня. По крайней мере, омолодить клетки глаз, кожи и почек грызунов уже удалось.

– Я считаю, что вопрос сегодня уже не в том, реально ли вообще омоложение человеческого организма, а в том, какие наиболее подходящие вещества и простейшие формы терапии мы можем предложить для осуществления такого омоложения, – говорит генетик и геронтолог Стив Хорват (Steve Horvath).

Смесь Яманаки

Омоложение клеток организма человека является одной из главных проблем в обеспечении здорового долголетия. Программы, посвященные изучению этой темы, базируются главным образом на исследованиях стволовых клеток (Stammzellen). В 2012 году японский ученый Синъя Яманака (Shinya Yamanaka) из университета Киото получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за создание технологии, которую назвали перепрограммированием (Reprogrammierung).

Ему удалось в клеточной культуре с помощью созданного им коктейля из четырех молекул перепрограммировать высокоспециализированные клетки органов таким образом, что они снова возвращались к ранней стадии своего развития и превращались в изначальные стволовые клетки без какой-либо специализации. В принципе, это означает начало нового жизненного цикла, свободного от бремени прожитых лет. Сегодня эту эффективную смесь молекул называют коктейлем Яманаки.

Вначале ученые надеялись таким способом выращивать «запасные» клетки для лечения различных заболеваний вроде инфаркта миокарда, диабета типа I или болезни Паркинсона. Это у них пока не получилось. Однако несколько лет назад на коктейль Яманаки обратили пристальное внимание специалисты, занимающиеся проблемами долголетия. Им удалось с помощью этой смеси молекул перепрограммировать клетки непосредственно в органах живых старых мышей таким образом, что они не только омолодились, но и не утратили свою специализацию.

Эпигенетические часы

Биологический возраст тканей организма, как и степень их омоложения, определяются по так называемым эпигенетическим часам. В течение жизни наследственный материал (геном) подвергается определенным изменениям. В одних местах появляются молекулярные «довески», в других они исчезают. Эксперты называют это эпигенетическим узором (epigenetisches Muster).

В 2013 году Стив Хорват впервые показал, что этот узор показывает истинный возраст клетки организма, который отнюдь не у всех соответствует количеству лет, прошедших с момента рождения.

Специалисты установили, что эти биологические часы можно немного как бы прокрутить в обратную сторону. Два года назад это удалось сделать американским ученым под руководством Хуана Карлоса Изписуа Бельмонте (Juan Carlos Izpisua Belmonte) в лаборатории Института биологических исследований Солка (Salk Institute for Biological Studies) в Ла Йола в штате Калифорния.

С помощью коктейля Яманаки они изменили эпигенетический узор в клетках пожилых мышей. После терапии в некоторых органах он снова стал похож на узор более молодых, но все же специализированных клеток. Омоложение на генетическом уровне отразилось и на уровне органов целиком — клетки почек и кожи старых подопытных мышей стали функционировать лучше.

А группе ученых из Гарвардского университета под руководством Дэвида Синклера (David Sinclair) удалось с помощью коктейля Яманаки осуществить омоложение клеток глаз: после инъекций этой смеси молекул зрение подопытных животных заметно улучшилось.

Новые вызовы

К сожалению, специалисты научились омолаживать таким образом не все клетки организма — на клетки сердца старых мышей коктейль Яманаки практически не повлиял.

Кроме того, ученым необходимо решить проблемы, связанные с безопасными границами омоложения человеческих клеток. Во-первых, они должны стать более молодыми и вернуться в лучшую форму, но при этом ткани в целом должны продолжать выполнять свои задачи. Во-вторых, перепрограммирование не должно переводить эпигенетические часы назад слишком сильно. В противном случае подвергшиеся терапии клетки превратятся в гиперактивные младенческие клетки и начнут образовывать опухоли.

К тому же нельзя исключить, что широко применяемым средством омоложения людей в будущем станет вообще не коктейль Яманаки, а другие, возможно, более специфические вещества, обеспечивающие омоложение организма конкретного человека без побочных эффектов. И наконец, необходимо убедиться, что омоложение клеток отдельных органов действительно подарит людям более долгую и здоровую жизнь.

На тихом ходу

Ученые надеются, что омолаживающие терапии смогут повернуть наши внутренние часы вспять, благодаря чему некоторых болезней преклонного возраста вообще удастся избежать или они хотя бы будут появляться значительно позже.

Однако существует еще одна возможность добиться такого результата — замедлить ход внутренних часов.

В настоящее время известно очень много факторов и механизмов, отрицательно сказывающихся на функционировании клеток организма в процессе старения. Некоторые из них считаются многообещающими точками приложения сил в рамках терапий, призванных обеспечить долгую и здоровую жизнь.

К примеру, в течение жизни в наследственном материале накапливаются многочисленные дефекты. В результате в организме нередко начинают синтезироваться токсичные протеины, с которыми клеточная система удаления шлаков уже не может справляться быстро и в полном объеме. В конце концов, отдельные клетки могут оказываться настолько «замусоренными», что утрачивают способность выполнять свои задачи в составе органа.

У молодых людей подобные клетки, утратившие способность к функционированию, просто погибают. Но у пожилых людей такое самоочищение происходит менее активно, и в их организме образуются небольшие очаги воспалений. Поэтому в настоящее время на животных испытываются вещества, призванные целенаправленно удалять из органов подобные клетки.

Без очагов воспаления

Тлеющие очаги хронического воспаления в преклонном возрасте являются и результатом сниженной эффективности работы иммунной системы. Пожилые люди также чаще болеют инфекционными заболеваниями, поскольку «дряхлая» иммунная система менее активно борется с попавшими в организм возбудителями и подавляет их менее эффективно, чем в молодые годы.

В наследственном же материале сохраняются следы возбудителей ранее перенесенных инфекционных заболеваний. С возрастом их накапливается очень много. В молодых клетках они не имеют возможности активизироваться снова, но в старых, располагающих менее эффективной системой контроля, такие элементы могут снова пробуждаться и вызывать воспаления.

Сегодня ученые всего мира интенсивно работают над тем, чтобы на ранней стадии выявлять такие очаги воспаления в организме и подавлять их, а также разрабатывают способы укрепления иммунной системы пожилых людей.

Всесильный mTOR

Еще одним направлением работы специалистов по долголетию является клеточная система, определяющая и регулирующая наличие питательных веществ. Центральную роль в ней играет комплекс различных протеинов под названием mTOR. Он регулирует в том числе и рост клеток в зависимости от доступности питательных веществ.

Эксперименты с различными видами животных показали, что фазы голода, равно как и блокада этого комплекса протеинов ингибиторами, увеличивают продолжительность жизни подопытных.

Одним из таких ингибиторов является, к примеру, противораковый препарат рапамицин (Rapamycin). Регулярный его прием может задерживать некоторые процессы старения. Однако рапамицин в качестве «таблетки от старости» использовать нельзя — он сильно подавляет иммунную систему, что в преклонном возрасте особенно опасно. Поэтому ученые ищут молекулы, способные блокировать mTOR, но вызывающие меньше побочных эффектов.

Фазы голода увеличивали продолжительность жизни мышей.

Старость – не для нас

Обширные знания о процессах, происходящих в стареющих клетках, привели к смене парадигмы в научных исследованиях в области долголетия: от лечения болезней, обусловленных старением, до его предотвращения через воздействия на протекающие в организме процессы.

К сожалению, пока все перспективные и многообещающие разработки находятся лишь на стадии лабораторных исследований, и сегодня медицина еще не располагает чудодейственными лекарствами, способными затормозить старение или повернуть вспять биологические часы.

Тем не менее, уже сейчас едва ли не каждый человек способен хоть немного позаботиться о своем долголетии. Эксперты уверены, что достаточное количество движения, не слишком обильное и здоровое питание, уменьшение стресса, активная умственная деятельность и позитивные социальные контакты замедляют ход эпигенетических часов и оттягивают наступление старости.