Когда человек сможет победить болезни и жить вечно?

Как умирали люди раньше

Как ни печально это осознавать, но каждый из живущих людей на земле когда-нибудь умрет. Да, старение и смерть — это неотъемлемые части существования человека как биологического вида. Однако человеку удалось выиграть в эволюционной лотерее прекрасный инструмент — интеллект, который, я уверена, позволит ему изменить существующий порядок вещей.

Раньше вопросы обретения вечной молодости и бессмертия чаще всего находились где-то в области философии и религии, но в процессе накопления знаний о том, как устроен живой организм, за дело взялись ученые-геронтологи

Геронтология — это область знаний, которая занимается исследованиями механизмов старения организмов, и на данном этапе существования биологической науки, пожалуй, геронтология одна из наиболее финансируемых ее областей. Крупные корпорации и просто очень богатые люди мира вкладывают колоссальные средства в исследования, направленные на поиски тех самых таблеток от старости и «эликсиров молодости».

Если уж мы так активно говорим о смерти и акцентируем на этом внимание, то я предлагаю обратиться в прошлое, посмотреть, отчего же умирали люди раньше.

Во-первых, стоит сказать о том, что раньше люди жили значительно меньше, умирали значительно раньше, была очень высока младенческая смертность.

И причиной всему этому были инфекции — корь, оспа, туберкулез, сифилис, бубонная чума. Эти заболевания уносили миллионы жизней, и каждый заболевший этой инфекцией был фактически обречен на смерть. Но все изменилось.

Все изменилось после изобретения антибиотиков и вакцин. Именно антибиотики и вакцины остановили жуткие эпидемии, которые уносили миллионы жизней в мире. Повсеместная вакцинация позволила отправить в прошлое, например, вирус натуральной оспы, который остался только в качестве музейных образцов в двух лабораториях двух стран мира — это Россия и США. И я уверена, что и в этот раз, когда планета снова оказалась в опасности, человечество снова спасет вакцина.

Что же такое старение

Но перенесемся в настоящее. Итак, люди перестали так массово гибнуть от инфекций. Возрос уровень жизни, гигиены, и вместе со всем этим выросла продолжительность жизни. Человечество наконец-то познало всю прелесть старения и заболеваний, которые со старением связаны.

К этим заболеваниям относят болезни сердца и кровообращения, злокачественные новообразования, респираторные заболевания и нейродегенеративные заболевания. Эти разновидности заболеваний связаны со старением, и ученые задались вопросом: а что, если старение приостановить и обратить его вспять, и возможно ли это вообще?

Прежде чем попытаться ответить на этот сложный вопрос, сначала посмотрим, а что же такое старение, что оно из себя представляет? Это износ системы, который неизбежно происходит с возрастом, или, может быть, это генетическая программа, которая запускает процесс старения с момента зачатия? Вопрос остается открытым, хотя исследователи в последнее время склоняются ко второму варианту.

Что же характеризует старение? Прежде всего, это увеличение вероятности смерти с возрастом. Чем старше мы становимся, тем большая вероятность у нас умереть. Кроме того, это ухудшение или потеря функциональности клеток, тканей, органов и прежде всего это касается репродуктивной системы.

Также к одной из характеристик старения относят накопление повреждений в генах, которые отражаются, в свою очередь, в клетках, в органах и в общем виде этой печальной картины старости.

Однако существует теория, которая гласит, что старение на самом деле обеспечивало эволюционное преимущество видам. Долголетие на самом деле не очень-то хорошая стратегия, потому что долголетие вынуждает, например, предков и их потомство конкурировать друг с другом за ресурсы. Кроме того, если организм очень долго живет, то у него нет особой необходимости размножаться. И если нет старения, то нет необходимости создавать потомство. Пока организм размножается, он заметен для естественного отбора. Именно смена поколений позволяет выживать виду. Именно смерть менее приспособленных, более старых особей и появление на свет новых, более приспособленных к изменившимся условиям среды новых особей позволяет выжить виду.

В 50-х годах эту теорию несколько продвинули чуть вглубь, ближе к генам, и предположили, что возможно аллели или комбинации генов, которые в каком-то возрасте действуют на организм разрушительно, например, вызывают гормонозависимый рак, остаются в популяции только потому, что в более молодом возрасте, когда как раз происходит репродуктивный расцвет организма, эти гены предоставляют преимущество организму. Таким образом улучшают его приспособленность, то есть то, что хорошо работает в более ранний период, разрушительно действует на организм впоследствии. Такие вот противоположные функции одного гена, но к этому мы еще вернемся чуть позже.

Итак, когда же начинается старение? Может быть, с момента зачатия или с рождения, возможно с периода самой низкой смертности, ну примерно с 9 лет?

Да, действительно у человека существует период самой низкой смертности, он выведен просто статистически: до 9 лет у человека вероятность умереть гораздо выше и после 9 лет вероятность смерти также ползет вверх. А может быть, старение начинается с пубертатного периода, когда организм вступает на путь полового созревания? Или когда организм уже сформирован как половозрелая особь, начнется это старение? Или старение начинается, когда проявляются очевидные первые признаки, то есть примерно после 40? Вопрос остается открытым.

Теории старения: предел Хейфлика, свободные радикалы, часы Хорвата

Самая популярная из них — это теломерная теория, которая гласит, что в процессе жизни клетки на ее хромосомах на концевых участках образуются теломеры — защитные колпачки из нуклеотидов. Они стабилизируют и защищают хромосому от разрушения в процессе деления клетки и постоянно укорачиваются. Укорачиваются они до тех пор, пока не достигают минимума. И когда размер теломеров достигает минимума, клетка перестает делиться, она достигает точки невозврата, она переживает репликативное старение. Этот феномен назван в честь ученого Хейфлика. Так и назван — предел Хейфлика, когда клетка достигла точки невозврата и больше не поделится никогда.

Однако накопление таких вот клеток в тканях и органах в итоге приводит к тому, что регенеративный потенциал и гомеостаз тканей сильно снижается, и в итоге мы видим многочисленные нехорошие эффекты от этого процесса. Так вот, существуют клетки, в которых работает особый фермент — теломераза, которая надстраивает потерянные в результате деления эти участки теломер.

Самая очевидная разновидность клеток, в которых работает теломераза, это стволовые клетки. Стволовые клетки — это такой пул клеток, которые позволяют органам и тканям регенерировать, и этим клеткам просто необходимо иметь этот фермент в рабочем состоянии. Но что же получается? Может быть, если запустить теломеразу в других клетках организма, нам получится обеспечить им бессмертие? И да и нет, скорее всего, все не так просто.

К сожалению, эксперименты, проведенные на устаревших клетках, которым включали фермент теломеразу заново, приводили к тому, что клетка начинала бесконтрольно делиться. При этом функции у нее уже были потеряны, она оказывалась бессмертной, и что мы получали на выходе? Да, клетки рака. И на данный момент, к сожалению. пока еще не придумано способа обойти вот это злокачественное перерождение клетки путем запуска теломеразы.

Вторая теория старения — это теория свободных радикалов. В чем ее суть? В организме постоянно происходят реакции. Ферменты взаимодействуют с субстратом, и в качестве побочного продукта этой реакции получается свободный радикал. В основном это активные формы кислорода, и чем больше таких реакций в организме происходит, тем больше свободных радикалов выбрасывается. Эти свободные радикалы представляют собой молекулы, у которых на внешнем электронном облаке не хватает одного электрона, и из-за этого их свойства свободный радикал готов прореагировать с чем угодно, лишь бы вернуть себе потерянный электрон. В процессе этих реакций он изменяет, ломает клеточные структуры, с которыми встречается. То есть чем больше происходит реакция в клетке, тем больше свободных радикалов и тем больше повреждений в клетке накапливается. Теоретически.

Эта теория была подтверждена косвенно в экспериментах на мышах, которым ограничили калории. Учеными были разделены мышки на группы. Одной группе давали минимум калорий, другие питались хорошо. И мышки, которые меньше ели и меньше двигались, прожили дольше, чем их более упитанные и энергичные собратья. Кроме того, возможно в этом процессе еще участвует инсулин и инсулиноподобный фактор, потому что все взаимосвязано — питание и инсулин, чувствительность клеток к инсулину.

Эксперимент, вернее, клинические наблюдения за больными диабетом, которые принимали метформин, показали, что эти люди каким-то образом жили дольше, чем те, которые не болели диабетом и, соответственно, препарат не принимали.

И наконец, третья теория старения. Это самая новая теория, самая молодая, называется она теория эпигенетических часов или «часов Хорвата». Эта теория основана на процессе метилирования. Метилирование — это процесс присоединения метильной группы к цитозину в определенных сайтах ДНК (они называются spg-сайты). Когда вот эта метильная метка прикрепляется к сайту spg, фактически происходит отключение работы гена, потому что транскрипционные факторы больше не могут провзаимодействовать с участком ДНК и начать процесс транскрипции. Так вот, было выяснено, что этот эпигенетический ландшафт, эти метки многочисленные, расставленные по геному человека, они постоянно меняются в процессе жизни. Одни гены включаются, другие выключаются от эмбриона до глубокой старости, эпигенетический ландшафт меняет организм.

В общем-то, эта теория достаточно молодая и очень-очень перспективная, и она достаточно хорошо объясняет суть процессов, которые происходят в клетках. И если мы научимся понимать и действовать на процесс постановки этих меток в организме с течением времени, то возможно, мы получим ключ к тому самому бессмертию и избавлению от всех заболеваний, которые связаны со старением.

Кроме того, теория эпигенетических часов, «часов Хорвата», была даже вовлечена в небольшой криминалистический сюжет. Я думаю, вы знаете, что в Европе очень тяжелая ситуация с мигрантами, с беженцами и, согласно европейским законам, европейские страны не могут отказать в убежище лицам, которые не достигли своего совершеннолетия. Так вот, в одном из германских городов одним из стражей правопорядка была предпринята попытка узнать реальный возраст одного из несовершеннолетних беженцев с помощью как раз «часов Хорвата». У этого человека были собраны образцы крови и отправлены в калифорнийскую лабораторию, где они и прошли тестирование. В итоге выяснилось, что человек, который представлялся несовершеннолетним, является лицом, которому сильно за 20, скорее ближе к 30. Чем закончилась эта история, доподлинно неизвестно, но технология очень-очень перспективная.

Кроме этого, эпигенетические часы можно обнулить. С помощью, например, факторов Яманаки или «коктейля Яманаки». Этот коктейль представляет собой комбинацию факторов, которые превращают узкоспециализированную дифференцированную взрослую клетку в плюрипотентную клетку, по сути стволовую, которая уже может дать начало абсолютно любой клетке организма. И конечно, феномен обнуления клеток с помощью «коктейля Яманаки» был обнаружен значительно позже. За эту комбинацию факторов, возвращающих клетку к состоянию стволовой, Яманаки была получена Нобелевская премия в 2006 году, и тогда, конечно, о «часах Хорвата» речь не шла. О том, что это происходит действительно в клетках, информация была получена значительно позже, но сам факт крайне интересен, потому что индуцированные плюрипотентные стволовые клетки сейчас активно исследуются именно в области регенеративной медицины в срезе выращивания органов и тканей в условиях лаборатории.

Какими бывают стареющие клетки

Во-первых, надо сказать, что стареющие клетки очень важны. В статье 2020 года автором были упомянуты два типа стареющих клеток — это D-стареющие клетки и H-стареющие клетки.

И те и другие в процессе своего старения выполняют в тканях ряд очень важных функций, в частности они способствуют эмбриогенезу, нормальному гомеостазу во время беременности, развитию иммунного ответа, подавлению онкогенеза, заживлению ран, а также они способствуют прохождению плода по родовым путям.

Однако если стареющая клетка (когда она достигает собственно своего старения, вот она уже постарела) находится в ткани, эту клетку нужно очень оперативно из ткани убрать. Если этого не сделать, то клетка может немножечко изменить принцип действия в тканях, например, D-стареющая клетка способна принимать так называемый SASP-фенотип, то есть это фенотип, ассоциированный со старением. Чем он характеризуется? Клетка начинает выбрасывать аномальное количество воспалительных факторов, которые вызывают разрушение соседних тканей, вызывают локальные воспаления. Они вызывают дисфункцию стволовых клеток, которые, напомню, являются регенеративным пулом, а также могут способствовать злокачественному перерождению соседних клеток, и сами постаревшие D-клетки с опасным SASP-фенотипом могут стать клетками рака. И поэтому именно нацеливание на уборку вот таких вот клеток, уже состарившихся, очень важно, это является одной из очень перспективных терапевтических стратегий. В отличие от, например, тех стратегий, которые нацелены на блокировку самого процесса старения. Процесс старения нежелательно блокировать, он очень важен.

Эликсиры молодости

Процесс старения играет на самом деле ряд важных функций. Да, когда мы молоды, процесс старения играет за нас. Когда организм становится взрослее, процесс старения клеток играет против нас.

Вот такое вот двойственное поведение одного и того же процесса в разные периоды жизни называется антагонистической плейотропией, то есть мы не можем просто так взять и избавиться от старения. Процесс старения играет решающую роль в развитии организма, но при этом мы должны как-то способствовать удалению уже состарившихся клеток.

Тема очень интересная, и я надеюсь, что терапевтические стратегии уже совсем скоро будут найдены, например, при помощи специальных препаратов — так называемые потенциальные «эликсиры молодости» или сенолитики.

Да, исследователями эти соединения обнаружены либо обнаружены неизведанные раньше свойства лекарств. Например, препарат «Дазатиниб», который является одним из элементов химиотерапии, или «Рапамицин», который является на самом-то деле очень мощным иммуносупресором, применяемым для пациентов, которым трансплантировали донорские органы, чтобы иммунная система пациента не атаковала эти трансплантированные органы, и не произошло отторжение.

Так вот, эти препараты (вы видите этот список: «Кверцетин», «Физетин», «Лютеолин», сердечные гликозиды, «Куркумин», «Навитоклакс», «Танеспимицин», «Гелданамицин» и другие) возможно обладают тем самым омолаживающим эффектом, хотя исследователи, которые изучают эти новые свойства известных препаратов или недавно созданных специально в качестве сенолитиков, очень аккуратны в своих формулировках и выводах. Эти препараты имеют огромное количество побочных эффектов и целесообразность их использования именно в контексте омоложения пока непонятна.

Ну а также человеку есть куда стремиться, потому что вместе с нами на земле соседствуют уникальные виды животных, которые каким-то образом избежали участи старения. Да, они стареют, но совсем не так, как люди. Они не теряют своих репродуктивных функций, их вероятность смерти не возрастает с возрастом, то есть эти животные каким-то образом изменили процесс старения в своем организме. Их назвали животными с пренебрежимым старением, и они сегодня являются очень интересными объектами для изучения.

Вот, например, голый землекоп, излюбленный объект исследования для геронтологов всего мира. Это такой маленький грызунчик, млекопитающее, которое живет на порядок больше, чем его собратья по отряду. Или гренландская акула, которая «взорвала» интернет последние, наверное, года два, потому что исследователями была обнаружена особь, которой, на минуточку, более пятисот лет. Эти фантастические животные заставляют исследователей с надеждой смотреть в будущее человека.

Ну и кроме того, не стоит забывать про те подходы, которые уже сейчас применяются в медицине, по крайней мере, совершаются первые попытки. Например, редактирование генома. Сейчас уже существуют одобренные препараты на основе вирусных векторов, которые встраиваются в геном человека, и сводят причины заболевания к нулю. Или, например, успехи регенеративной персонализированной медицины.

Кстати, в нашей лаборатории также проводятся исследования в этой области, и результаты работ моих коллег просто вдохновляют. Кроме того, существует биохакинг. Биохакинг, в принципе, объединяет все вышесказанное вместе.

Поэтому я уверена, что человечество не просто стоит перед дверью в прекрасное будущее, где для каждого человека будет своя отмычка из генно-клеточного препарата. Мы уже открыли эту дверь и уже делаем шаг в это будущее сегодня.