В рамках XII научно-популярного проекта «PROНаука в КФУ» состоялась лекция на тему «Когда человек сможет победить все болезни и жить вечно». Лектором выступила преподаватель кафедры генетики Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета, младший научный сотрудник НИЛ OpenLab «Генные и клеточные технологии» Кристина Китаева.
«Старение и смерть – неотъемлемые части существования человека как биологического вида. Однако человеку удалось в эволюционной лотерее получить прекрасный инструмент – интеллект, который, я уверена, поможет изменить существующий порядок», – такими словами начала лекцию Кристина Китаева.
Младший научный сотрудник остановилась на геронтологии – науке, которая занимается исследованиями механизмов старения организма. На данном этапе существования биологической науки геронтология - одна из самых финансируемых областей. Крупные корпорации вкладывают много средств в создание таблеток от старости и эликсира молодости.
После этого К.Китаева обратилась к прошлому, рассказав о причинах смерти людей. Раньше продолжительность жизни людей была намного меньше, наблюдалась высокая младенческая смертность. Причина всему этому – инфекции: корь, оспа, туберкулез, сифилис, бубонная чума. Они уносили миллионы жизней. Каждый заболевший был обречен на смерть. Все изменилось после изобретения антибиотиков и вакцин. Именно они остановили жуткие эпидемии.
«Я уверена: и в этот раз, когда человечество оказалось в опасности, его снова спасет вакцина», – сказала лектор.
Сегодня вырос уровень жизни, гигиены, продолжительность жизни. Человечество познало все «прелести» старения и, в то же время, заболевания, связанные с ним. Это болезни сердца и кровообращения, злокачественные новообразования, респираторные и нейродегенеративные заболевания. Ученые задались целью приостановить старение и обратить его вспять.
«Существует теория, что старение обеспечивало эволюционное преимущество видам. Долголетие не очень хорошая стратегия. Это вынуждает виды и их потомство конкурировать за ресурсы; если нет старения, нет необходимости создавать потомство. Пока организм размножается, он заметен для естественного отбора. Именно смена поколений позволяет выживать виду. В 1950-х годах предположили, что возможна комбинация генов, которая в каком-то возрасте действует на организм разрушительно (например, вызывает гормонозависимое злокачественное новообразование). Остаются в популяции только потому, что в более молодом возрасте эти гены предоставляют преимущество организму, таким образом, улучшают его работоспособность. То есть то, что хорошо работает в ранний период, разрушительно действует на организм впоследствии», – объяснила К.Китаева.
Существуют несколько теорий старения. Самая популярная из них – теломерная теория. Она гласит: в процессе жизни клетки на ее хромосомах теломеры (защитные колпачки из нуклеотидов, которые защищают хромосомы от разрушения) в процессе деления клетки постоянно укорачиваются, пока не достигнут минимума. Когда размер теломер достигает минимума, клетка перестает делиться. Таким образом, происходит репликатив старения, когда клетка достигла точки невозврата и больше не будет делиться никогда. Этот феномен называется пределом Хейфлика. Накопление таких клеток приводит к тому, что регенеративный потенциал и гомеостаз очень сильно снижаются. Существуют клетки, в которых работает особый фермент – теломераза. Самые очевидные клетки, где работает теломераза, – стволовые клетки, помогающие клеткам регенерировать. Во время экспериментов, проведенных на пострадавших клетках, клетка начинала бесконтрольно делиться, функции были потеряны, она оказалась бессмертной. Но на выходе получали клетки рака. Сегодня еще не удалось найти способ обойти злокачественное перерождение клетки путем запуска теломеразы.
Вторая теория старения – теория свободных радикалов. В организме постоянно происходят реакции: ферменты взаимодействуют с субстратом. В качестве побочного продукта реакции появляются свободные радикалы. В основном, это активные формы кислорода. Чем больше таких реакций, тем больше свободных радикалов выбрасывается. Это молекулы, у которых на внешнем электронном облаке не хватает одного электрона. Свободный радикал в процессе реакции ломает клеточные структуры, с которыми встречается. То есть, чем больше реакций, тем больше свободных радикалов, тем больше повреждения накапливается в клетке, теоретически. Кроме того, возможно, что в этом процессе участвует инсулин и инсулиноподобный фактор.
Третья теория старения – теория эпигенетических часов, или часов Хорвата. Она основана на процессе метилирования. Это процесс присоединения метильной группы к цитазину в молекулах ДНК. Когда это происходит работа гена прекращается. Этот эпигенетический ландшафт постоянно меняется в процессе жизни: одни гены включаются, другие выключаются. От эмбриона до глубокой старости эпигенетический ландшафт меняет организм.
«Эта теория достаточно молодая и перспективная. Возможно, если мы научимся действовать на процесс постановки меток, с течением времени получим ключ к бессмертию и избавлению от всех заболеваний, связанных со старением. Кроме того, эпигенетические часы можно обнулить с помощью коктейля Яманаки. Это комбинация факторов, которая превращает узкоспециализированную взрослую клетку в плюрепотентную клетку, по сути, в стволовую клетку, которая может дать начало абсолютно любой клетке организма», – отмечает лектор.
Стареющие клетки очень важны. Есть два типа таких клеток: d-стареющая клетка и h-стареющая клетка. Они способствуют эмбриогенезу, нормальному гомеостазу во время беременности, развитию иммунного ответа, подавлению онкогенеза, заживлению ран, а также прохождению плода по родовым путям. Но когда клетка достигает старения, ее нужно оперативно убрать; если этого не сделать, она может изменить принцип действия ткани. D-стареющие клетки способны принимать SASP-фенотип, так называемый фенотип, ассоциированный со старением. Он характеризуется тем, что клетка начинает выбрасывать аномальное количество воспалительных факторов, которое вызывают локальные воспаления, дисфункцию в стволовых клетках, могут способствовать злокачественному перерождению соседних клеток. Сами постаревшие d-клетки с опасным SASP-фенотипом могут стать клетками рака.
«Нацеливание на уборку таких клеток важно, это одна из перспективных терапевтических стратегий. Но процесс старения нежелательно блокировать. Он выполняет важную функцию. В молодости процесс старения работает на нас, а позже – против нас. Такое двойственное поведение одного и того же процесса в разные периоды жизни называется антагонистической плеетропией. Мы не можем просто так взять и избавиться от старения. Процесс старения играет решающую роль в организме. Но при этом мы должны как-то способствовать удалению уже состарившихся клеток. Я надеюсь, что терапевтические стратегии будут найдены уже при помощи специальных препаратов, так называемых эликсиров молодости – сенолитиков. Хотя исследователи, изучающие их свойства, очень аккуратны в своих выводах, так как препараты имеют огромное количество побочных эффектов. Целесообразность их использования пока непонятна», – отметила исследователь.
Некоторые животные каким-то образом избежали старения. Они изменили процесс старения в своем организме (их называют животные с пренебрежимым старением) и сегодня являются объектом изучения. Например, голый землекоп – млекопитающее, живущее намного дольше, чем его собратья по отряду; гренландская акула (исследователями была обнаружена особь, которой больше 500 лет). Эти примеры заставляют с надеждой смотреть в будущее. Не стоит забывать и про подходы, которые уже сейчас применяются в медицине, например редактирование генома. Кроме того, существует биохакинг, которое объединяет всё вышеперечисленное.
«Я уверена, что человечество стоит перед дверью прекрасного будущего, мы открыли эту дверь, уже делаем шаг в будущее уже сегодня», – завершила свое выступление лектор.
С записями лекций можно ознакомиться на сайте «PROНаука в КФУ».