Laiveko.ru

Медицина и здоровье
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Омолаживающий орган

Омолаживающий орган

Одно из главных устремлений медицины как науки – это сделать так, чтобы человек омолодился. Существует много различных теорий относительно того, как стать моложе, но к этому вопросу нужно подходить с научной точки зрения.

Чем старше человек становится, тем медленнее протекает процесс регенерации клеток в его организме. Этот процесс обновления осуществляется благодаря определённому органу. Можно ли в таком случае назвать этот орган «омолаживающим»? Давайте разберёмся.

Секрет омоложения

Сразу же приоткроем завесу тайны относительно этого «волшебного органа» – это костный мозг. Это тот орган, который буквально позволяет нам омолаживаться. Основная его функция – это регенерация клеток организма, а основная особенность, способствующая этому – наличие стволовых клеток. Костный мозг напрямую влияет на продолжительность жизни человека и его уязвимость к заболеваниям.

Все знают про этот орган, но не всем известны его безграничные возможности. И когда речь заходит об омоложении, мало кто обращает внимания на костный мозг в данном контексте.

Важно понимать, что все регенераторные способности нашего организма начинаются с костного мозга. Наш организм постоянно обновляет за счёт клеток, которые продуцируются костным мозгом, и именно о костном мозге мы должны заботиться, если хотим поддерживать свой организм в оптимальном состоянии и не болеть.

Стволовые клетки

Кровь человека состоит из эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Они в свою очередь вырастают из родительских клеток, которые именуются стволовыми клетками. Они делятся на два вида:

  • клетки миелоидного ряда, которые вырабатывают эритроциты, тромбоциты и моноциты;
  • клетки лимфоидного ряда, вырабатывающие лимфоциты.

Стволовая клетка способна генерировать около миллиона клеток-потомков. Когда кровяные клетки созревают в костном мозге, они становятся частью кровеносной системы. Кроме лимфоцитов – они после созревания становятся полностью рабочими клетками и уходят в лимфатическую систему (селезёнка, миндалины и т. д.).

Созревшие клетки крови имеют непродолжительный период жизни – около 8-12 дней. Исключение составляют лишь эритроциты, чей срок жизни достигает 4 месяцев. Из-за этого организм потребляет невероятно большое количество крови. В течение дня в человеческом организме погибает несколько миллиардов клеток.

Поэтому задача костного мозга в целом и стволовых клеток в частности – создавать новые клетки на смену погибшим, чтобы организм мог питаться ими и выполнять свои естественные функции.

Строение костного мозга

Костный мозг – это питательная губчатая ткань, которая располагается в полостях костей и составляет около 4.6% всей массы тела человека. Он состоит из двух частей:

  • красный костный мозг;
  • жёлтый костный мозг.

Давайте рассмотрим детальнее каждую из этих составляющих.

Красный костный мозг

Красный (он же кроветворный) костный мозг – это та часть костного мозга, которая отвечает за то, чтобы в нашем теле постоянно образовывались новые клетки, вследствие чего внутренние органы будут обновляться. С течением возраста скорость этого обновления, и, соответственно, производства новых стволовых клеток, снижается. В итоге красный костный мозг уменьшается в объёме и его замещает жёлтый костный мозг.

Красный костный мозг расположен у человека внутри следующих костей:

  • рёбра;
  • грудная кость;
  • череп;
  • тазовая кость;
  • позвонок;
  • трубчатые кости (кроветворный костный мозг расположен внутри эпифиза этих костей).

Состоит он из двух тканей:

  • кроветворная ткань;
  • фиброзная ткань.

Красный костный мозг развивается на начальных периодах развития эмбриона, когда хрящевой скелет только начинает образовываться (происходит это примерно на седьмой неделе). В это время в его костях образуется полость, которую заполняет костный мозг. Он состоит из следующих частей:

  • остеобласты;
  • остеокласты;
  • ретикулярные клетки.

Затем начинают появляться специальные гемопоэтические клетки и формироваться вокруг сосудов. Когда человек рождается, его костные полости заполнены красным костным мозгов (который с возрастом вытесняет жёлтый костный мозг).

Такое вытеснение не является вырождением костного мозга или какой-то аномалией – это естественный процесс, который протекает с возрастом. Однако это не значит, что данный процесс нельзя повернуть в обратную сторону и сделать так, чтобы жёлтый костный мозг постепенно заменялся красным.

Жёлтый костный мозг

Жёлтый (он же недеятельный) костный мозг – это скопление жировой ткани в костях человека, в состав которой входит множество адипоцитов (жировых клеток). Он выполняет следующие функции:

  1. Запасающая. Данная функция свойственна не только жёлтому костному мозгу, но и прочим жировым тканям, содержащимся в организме человека. Липиды (они же жиры) представляют собой скопление энергии, которые организм зарезервировал на случай критических ситуаций. Эти самые липиды содержатся в жидкостях жёлтого костного мозга.
  2. Резервная. Функциональная структура человеческого организма построена так, что в случае большого скопления здоровых клеток крови часть из них отправляется в кожу или костный мозг. Данный резерв сберегается «на чёрный день», то есть на случай сильных травм, когда нужно будет восполнить потерю крови.
  3. Кроветворная. Жёлтый костный мозг имеет одну любопытную особенность – в случае серьёзных кровопотерь он способен «заменять» красный костный мозг, то есть выполнять кроветворные функции. В обычном состоянии организма такого не происходит.

Субстанция, именуемая жёлтым костным мозгом, получила своё название благодаря жёлтому цвету, обеспеченному липохромами.

Чем моложе человек, тем больше баланс красного и жёлтого костного мозга у него склоняется к первому. У ребёнка до трёх лет жёлтого костного мозга почти нет, у человека к 25-ти годам этот баланс составляет примерно 50/50, а далее, с течением возраста, жёлтый костный мозг начинает постепенно вытеснять красный.

Травматизация

Интересной особенностью организма является то, что когда он получает травмы, в процессе которых происходит потеря крови, жёлтый костный мозг даёт возможность красному костному мозгу увеличить свою продуктивность (то есть увеличиться в объёме). Поэтому постоянная микротравматизация способствует тому, что наш красный костный мозг поддерживается за счёт ресурсов, которые производит жёлтый костный мозг, причём поддерживается в хорошем функциональном состоянии.

Но вы вряд ли захотите периодически пускать кровь и подвергать себя травмам, чтобы обеспечить более продуктивную работу красного костного мозга за счёт жёлтого. Делать это не обязательно, ведь существует множество других методов стимуляции нужного участка костного мозга.

Смотрите в видео совет от доктора Шишонина:

Подписывайтесь на доктора Шишонина в инстаграм и получайте больше полезных советов по здоровью:

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

Эмбриональные стволовые клетки – сокращенно их именуют ЭСК. Они, как было сказано выше, образуются из зиготы и составляют клеточную массу эмбриона на самой первой стадии его жизни. Все они плюрипотентные, то есть могут превратиться в клетку любого органа.

Важной отличительной чертой ЭСК является то, что они пока не умеют вырабатывать антигены, отвечающие за тканевую совместимость. Каждый из нас имеет индивидуальный набор таких антигенов, что приводит к непризнанию донорских стволовых клеток иммунной системой того, кому их вводят. С ЭСК эта проблема минимальна, поэтому их предложено использовать при терапевтических процедурах, например, проводить лечение суставов стволовыми клетками. Однако, у подопытных мышей с ослабленным иммунитетом, кому были трансплантированы ЭСК, наблюдалось появление злокачественных опухолей. Так что, точного ответа, что происходит с системами человеческого тела после введения в его органы ЭСК, пока нет. Вторым недостатком эмбриональных стволовых клеток является то, что эмбрион после их изъятия погибает, поэтому аутогенный материал получить невозможно, только донорский.

Этот материал получают из частей плода после аборта, если плоду не более 12 недель. На этом сроке первоначальные стволовые клетки или бластомеры уже определились со своей дальнейшей судьбой и начали дифференцировку. То есть они уже прошли определенное число делений. Вторая их особенность в том, что из ФСК нельзя сделать любые нужные нам клетки, а только что-то одно, например, ткани органов нервной системы, или сердечно-сосудистой, или костно-хрящевой. Это является их большим преимуществом, потому что врачи уже более целенаправленно могут их использовать и снизить риск осложнений. Именно на этих принципах основано, например, лечение артроза стволовыми клетками. В России пока этот метод проходит этап испытаний, так как ФСК имеют некоторые недостатки. Они заключаются в том, что в клетках плода уже могут присутствовать вирусы гепатита, СПИДа, микоплазмы и некоторые другие. Поэтому такой материал должен в обязательном порядке подвергаться дорогостоящему дополнительному обследованию и подготовке на специальном оборудовании. Второй проблемой в их использовании является юридический вопрос, который должен быть обязательно согласован. Стволовые клетки постнатальные или ПСК Понятие «постнатальный» означает «после рождения», то есть на протяжении всей жизни индивида. Считается, что на этом этапе не существует качественных стволовых клеток, но все-таки они есть, причем даже у пожилых людей, только обладают малой потентностью (потенциалом). Зато их можно использовать с большой эффективностью и безопасностью, так как ПСК являются аутогенными, а не донорскими. Взяв это за основу, начали лечение стволовыми клетками в Оренбурге и других клиниках, практикующих подобную терапию. Она заключается в том, что у больного пункцией берут из костного мозга его же собственные стволовые клетки, в лаборатории в специальных аппаратах их активизируют, выращивают до необходимого количества и снова вводят их хозяину. В его организме стволовые клетки направляются к поврежденному органу, где начинают восстановительный процесс.

Читать еще:  Топинамбур: польза и вред

1. Никогда достоверно неизвестно, отторгнет иммунная система свои родные стволовые клетки или примет.

2. Никто точно не знает, что именно происходит со стволовыми клетками, извлеченными из их привычной среды (костного мозга), и как они изменяются во время выращивания в лаборатории. По этим причинам пока не дали 100 % гарантии ученые, проводившие эксперименты по трансплантации ПСК больным артрозом в таком городе, как Оренбург. Стволовые клетки, по их мнению, являются фантастическим прорывом в медицине, но еще они не до конца изученные.

Итак, ЭСК все универсальны, то есть, могут стать чем угодно. ФСК более специфичны, но их можно использовать для создания разных органов в целых системах, например, в нервной. А ПСК имеют самую малую патентность, то есть максимально дифференцированы. Среди них выделяют такие типы клеток:

– гемопоэтические, или ГСК;

– мультипотентные мезенхимальные стромальные, или ММСК;

– клетки из пуповинной крови.

Из ГСК получаются все лимфоциты, эритроциты, тромбоциты и другие кровеносные тельца.

Роль тканеспецифических прогениторных (предшествующих) стволовых клеток в замещении в тканях органов обычных клеток, по разным причинам погибших. Их отличительная черта – строго фиксированное число делений, благодаря чему их не всегда относят к истинным стволовым клеткам.

Установлено, что ММСК в результате дальнейших делений становятся остеобластами, хондроцитами, адипоцитами. Исследованиями именно в этом направлении ортопеды-травматологи прославили российский город Оренбург. Лечение артроза стволовыми клетками ММСК они провели пациентам, которые уже не могли ходить, такие серьезные в их суставах были разрушения. Стволовые клетки были взяты из жировой ткани этих пациентов, затем материал в условиях стерильности поместили в специальную среду, где две недели выращивали нужный тип клеток. Перед введением полученного препарата пациентам его тщательно протестировали на наличие всевозможных патогенов. На настоящий момент все, кто прошел такое лечение, чувствуют себя удовлетворительно, а признаки артроза у них значительно уменьшились. Но, как заявляют врачи, до окончательных выводов еще далеко, так как нужно провести дополнительные анализы и посмотреть, как будут обстоять дела у тестируемых пациентов через два года. Пока можно считать лишь первым удачным российским экспериментом работу, которую провел Оренбург. Стволовые клетки артроз, артрит, гемартроз и другие заболевания (если подтвердятся положительные результаты) смогут «лечить» без установки людям дорогостоящих и плохо приживающихся эндопротезов, что избавит пациентов от сложных и тяжелых операций. Еще одно направление использования ММСК – дифференцирование их в миоциты для восстановления мышечных тканей.

По статистике, больше половины населения Земли в той или иной степени поразил недуг суставов артроз. Стволовые клетки ММСК, возможно, тысячам людей подарят счастье безболезненного легкого движения, многим из них вернут работоспособность. Получают эти ММСК не только из костной и жировой ткани, но и из пуповинной крови. Ее забор производят после рождения младенца и перевязывания пуповины. В результате материала получается около 80 мл. Особенно высокий лечебный эффект дает трансплантат, в который входят совместно пуповинная кровь и костный мозг. Помимо артроза, по мнению врачей, эта кровь может быть применима при более чем 70 недугах, включая рак. Большие надежды возлагают исследователи на возможность использования пуповинной крови для эффективной помощи при неизлечимых другими методами недугов у детей, например, лейкоза, саркомы, рака мозга. Сейчас проводятся следования, как ведут себя стволовые клетки пуповинной крови при введении их больным шизофренией, ДЦП, болезнями Паркинсона и Альцгеймера. Этот материал собирают и хранят в банках крови. Они есть государственные и частные.

Однако, существуют и растительные стволовые клетки. Все растения, поскольку они многоклеточные системы, также имеют стволовые клетки, которые сосредоточены в каллусе, в проростках, в почках, в молодых побегах. Исследования проводились с женьшенем, эдельвейсом, розой, гарденией и другими растениями. Но наиболее позитивные результаты показали стволовые клетки винограда красного или амурского. В Дальневосточном отделении РАН выяснили, что именно они помогают вылечить гепатит, а ученые из Крыма установили, что растительные, особенно виноградные, стволовые клетки возможно использовать при лечении рака. Большой интерес вызывает и вещество ресвератрол, первоначально обнаруженное во французском красном вине, а потом найденное в виноградных стволовых клетках. Оно является приоритетным помощником в борьбе за молодость кожи и тела. Это открытие использовали создатели антивозрастного крема «Либридерм». Стволовые клетки, полученные из винограда, не только способствуют разглаживанию морщин и убирают дряблость кожи, но и отлично ее увлажняют, делают мягкой, нежной, защищенной. Женщины, испробовавшие «Либридерм», выделяют у него такие плюсы: нежная текстура; легко наносится на тело; не вызывает аллергических реакций; увлажняет кожу практически на весь день; снимает раздражение. Не понравились им в креме высокая цена и отсутствие за месяц применения заметного омоложения.

Считается, что стволовые клетки, взятые у растений, гораздо менее опасны, чем взятые у человека или животных, так как они несут меньше генетической информации и не оказывают такого мощного, а главное, непредсказуемого воздействия. Однако и они, особенно при введении их с помощью инъекций, способны вызвать нежелательные последствия. Но наружное применение, по мнению сотрудника МГУ им. Ломоносова Е. Родимина, идет только во благо. Он даже предлагает рецепт, как сделать в домашних условиях крем, стволовые клетки в котором будут выполнять работу по улучшению состояния кожи лица.

Учёные из Гарварда открыли способ получения индуцированных плюрипотентных СК, которые учитывают индивидуальные особенности организмов. Японские исследователи из СК вырастили, оплодотворили яйцеклетки мышей и получили здоровый приплод. В институте Киото вырастили из СК ткани половых клеток, почек и надпочечников. В Маастрихтском университете создали из СК коров годное к употреблению мясо.

Независимые исследования ученых США и Испании установили, что и ЭСК, и ПСК при длительном нахождении вне своей среды перед введением в организм больного, вызывают злокачественные опухоли. Датские ученые открыли, что после 60 делений в СК начинает вырабатываться теломераза, преобразовывающая эти клетки в раковые. Немецкий профессор Штарк уверен, что лечение мужской потенции стволовыми клетками – это шарлатанство, так как ни один эксперимент такого эффекта не показал. Вывод: стволовые клетки хранят сотни тайн, и пока лечение ими сродни переливанию крови до того, как было открыто, что она есть нескольких групп. В скором будущем, возможно, стволовые клетки станут волшебным лекарством «от всего». Для этого и работают с ними ученые всего мира.

Список использованных источников

1. Биология стволовых клеток и клеточные технологии. В 2-х т. / Под ред. М.А. Пальцева. – М.: Медицина, 2009. – 454 + 272 с.

2. Курчанов Н.А. Генетика человека с основами общей генетики. – СПб: СпецЛит, 2009. – 257 с.

7 основных причин старения

Старение есть сумма всех механизмов, которые изменяют функции живого существа, препятствуют поддержанию физиологического баланса и в конечном итоге приводят к смерти. Процесс старения это процесс сложный, постепенный, зависящий от многих биологических факторов. Ученые всегда проявляли особый интерес к старению и поиску подходов к изучению этого феномена.

Исследования показали, что старение контролируется генетическими факторами и биологическими процессами, присущими человечеству.

Чтобы замедлить этот естественный процесс и увеличить продолжительности жизни, первым шагом является понимание причин старения: как оно действует на живые организмы, и какие факторы влияют на продолжительность жизни.

Существует 7 основных причин: повреждение генома, эпигенетические факторы, укорочение теломер, развернутая реакция белка, дисфункция митохондрий, клеточное старение и истощение стволовых клеток.

Ошибки репарации ДНК

Геном — это сумма генетической информации человека или вида. Геном является картой для построения всего организма. Генетическая информация, в основном, хранится в ядре клетки в виде молекул ДНК. Участок ДНК, задающий последовательность определённого полипептида, либо функциональной РНК, представляет ген. Геном человека содержит от 25 000 до 30 000 генов.

Но молекулы ДНК не лежат в свободном виде в ядре клетки, они упакованы вместе с белками-гистонами в хромосомы. Хромосомы содержат всю генетическую информацию и реплицируются с каждым клеточным делением.

На протяжении всей жизни клетки делятся множество раз, в результате генетический материал постоянно воспроизводится в живых системах и передается вновь созданным дочерним клеткам. Во время клеточного деления довольно часто наблюдаются генетические ошибки, которые образуются во время репликации ДНК. Они называются ошибками репликации ДНК. Ошибки репликации приводят к нарушению функционирования клетки и могут повлиять на оставшуюся ткань, если клетка не будет устранена в результате запуска апоптоза (гибели клеток) или старения (ухудшения функций клетки).

В организме также существует система, которая восстанавливает молекулу ДНК, модифицированную во время репликации. Система использует белки и ферменты. PARP1 — участвует в репарации ДНК и сиртуинов, а также в регуляции экпрессии генов, ремоделировании хроматина и функционировании митохондрий. NAD+ является косубстратом PARP. С возрастом происходит увеличение экспрессии белков PARP, что говорит о частых ошибках репликации и необходимости их устранения. В ответ на повреждения ДНК из-за работы PARP в клетке также очень быстро истощаются запасы NAD+, что приводит к клеточной гибели.

Читать еще:  Симптомы болезни — боли в пятке во время ходьбе

Активация фермента PARP может индуцировать сверхэкспрессию белка P53. Белок Р53 представляет другую систему контроля жизненного цикла клетки. Р53 отвечает за элиминацию канцерогенных клеток и позволяет продлить жизнь органов, предотвращая развитие раковых клеток. Однако, чем больше белка активируется, тем больше он ускоряет процесс старения, приводя к усиленному разрушению клеток и потери гомогенности тканей.

Механизм укорочения теломерных повторов

Способность диплоидных клеток к пролиферации ограничена. Этот процесс регулируется теломерами. Теломеры оказывают защитное действие на ДНК. Теломеры являются той частью хромосомы, которая не содержит генетической информации, и разрушаются на протяжении всей жизни при каждой репликации до тех пор пока полностью не исчезнут. Поскольку ДНК больше не защищена, при репликации важная информация «разжевывается», что приводит к апоптозу клетки или созданию раковой клетки. Фермент теломераза обеспечивает полную репликацию теломер. Он обнаружен только в стволовых, эмбриональных и раковых клетках. Присутствие этого фермента в раковых клетках объясняет, почему они бессмертны: они могут делиться бесконечно, не останавливаясь на своих «биологических часах». Работа этого фермента представляет большой научный интерес, однако, его активация может быть связана с виндукцией злокачественной трансформации.

Сокращение теломер можно сравнить с биологическими часами, которые активируют старение клеток, как только время истекает. Этот механизм ограничивает продолжительность жизни всех клеток, поэтому является центральным.

Эпигенетические механизмы и старение

Эпигенетика занимается изучением механизмов, управляющих экспрессией генома. Экспрессия генов может варьировать в зависимости от факторов окружающей среды. Органы демонстрируют эту изменчивость: каждая клетка имеет сходную генетическую информацию, но разные функции, что показывает разницу в экспрессии генов в зависимости от окружающей среды.

  • Реакции метилирования.
  • Ремоделирование хроматина.
  • Модификация гистонов.

Белки представлены полипептидной цепью, состоящей из последовательности аминокислот. Работают белки благодаря своей конформационной структуре: вторичной, третичной, четвертичной. Складывание белка представляет физический процесс-фолдинг, посредством которого белок становится функционально активным.

Исследования показали, что нарушение процесса фолдинга белка составляет патофизиологическую основу многих возрастных заболеваний различной этиологии, в том числе болезни Альцгеймера, болезнь Паркинсона и прочих.

Последствия нарушения конформационных структур связаны с накоплением агрегатов белков неправильной конформации.

Митохондриальная дисфункция и возраст

Митохондрии — это клеточные органеллы, ответственные за поддержание клеточного дыхания и синтез АТФ — основного источника энергии. Митохондрии обладают собственной ДНК, называемой мтДНК.

Дисфункция митохондрии является основной причиной старения из-за жизненно важной роли митохондрий в клетках. Возрастная дисфункция наблюдается с возрастом, может привести к гибели клетки. Ее причиной служит окислительный стресс, нарушение клеточно-митохондриальной связи.

Клеточное старение

Клеточное старение происходит, когда возраст клетки увеличивается и ее функция уменьшается. Клетка прекращает делиться и меняет свою активность. Стареющие клетки можно увидеть на всех этапах жизни. С возрастом их число увеличивается в некоторых тканях, вызывая их гетерогенность.

Механизм клеточного старения полезен в молодости. Он защищает организм от пролиферации раковых клеток, но требует эффективной работы иммунной системы для устранения стареющих клеток. При старении эффективность иммунной системы снижается, обновления стволовых клеток происходит реже.

Стволовые клетки

Стволовые клетки — это недифференцированные клетки, которые не принадлежат к какому-либо конкретному органу и поэтому могут генерировать специализированные клетки посредством «клеточной дифференцировки».

Стволовые клетки позволяют обновлять клетки в органе, они хранятся в организме и используются при необходимости.

Некоторые клетки стареют и умирают регулярно и требуют замены. Срок жизни эритроцита в среднем 120 дней. Другие органы могут расти и требовать больше ткани (например, матка во время беременности). Некоторые органы не имеют стволовых клеток и поэтому не могут быть обновлены при повреждении, например, сердце, поджелудочная железа.

При старении ткани также не восстанавливаются из-за замедления деления клеток и отсутствия замены стволовых клеток. Это объясняется избыточной экспрессией белков, блокирующих клеточный цикл, или накоплением повреждений ДНК на стволовых клетках.

Истощение стволовых клеток является одной из основных причин старения, поскольку препятствует обновлению клеток и является причиной старения органов. Понимание работы стволовых клеток будет жизненно важным для регенеративной медицины в будущем.

Вышеуказанные причины потенциально ответственны за изменение функций организма. Некоторые из них лежат в основе полезных механизмов, которые становятся вредными с возрастом, как в случае с клеточным старением и системой репарации ДНК. Механизмы предотвращают развитие рака, но по мере того, как их активность становится слишком высокой, происходит сбой, дегенерация тела ускоряется.

Другими причинами являются простые механизмы, которые медленно развиваются во времени (митохондриальная дисфункция, укорочение теломер). Необходимо понимать их, если мы когда-нибудь захотим поработать над этим, чтобы потенциально замедлить старение, и увеличить продолжительность жизни человека.

Планы на старость

Первый из них открыл способ обратить клеточное время вспять — и получил за это Нобелевскую премию. Второй придумал, как это время точно измерить. Третий и четвертый показали, что можно продлить жизнь трансгенным мышам, омолаживая их клетки. Рассказываем, на кого сделали ставку Джефф Безос и Юрий Мильнер, создав корпорацию для разработки лекарства от старости — и какую задачу на самом деле будет решать нанятая ими звездная команда.

Американский журнал MIT Technology Review выяснил, что Джефф Безос и Юрий Мильнер (через благотворительный фонд, который он учредил со своей женой Юлией) и, возможно, другие крупные инвесторы основали компанию Altos Labs, которая будет заниматься изучением старения. Издание сообщает, что ведущим исследователям новорожденной компании обещаны не меньше миллиона долларов в год и свобода научного поиска. При этом никакой четкой цели — вроде создания конкретного препарата или выхода на клинические испытания — пока не заявлено. Основатели не планируют в ближайшее время получить с нее прибыль.

Это не первая громкая инвестиция американских магнатов в науку о старении. В предыдущий раз подобное произошло в 2013 году, когда корпорация Google запустила компанию Calico Labs. Та тоже не обещала скорых прикладных результатов — только внимательное и разностороннее исследование проблемы. Этих результатов, действительно, нет и до сих пор.

Один из источников MIT Technology Review сообщает: первым продуктом работы Altos Labs должна стать «хорошая наука». Но, в отличие от Calico Labs, эта наука будет сосредоточена на одном-единственном из потенциальных методов продления жизни. Исследователи из Великобритании, Японии и США, классики геронтологии и нобелевские лауреаты будут решать конкретную задачу: как открутить назад возраст отдельных клеток, не навредив здоровью их хозяина.

Вверх по склону

В середине ХХ века английский эмбриолог Конрад Уоддингтон предложил читателям своей монографии представить себе горстку мраморных шариков, которые катятся с высокой горы.

Такой метафорой Уоддингтон описывал события, которые происходят с отдельными клетками внутри развивающегося зародыша. Клетки стартуют с вершины — неспециализированного состояния, которое само по себе неустойчиво, и катятся на равнину, в стабильное состояние окончательной дифференцировки. Время от времени на пути каждого шарика попадается холм, который образует развилку: стукаясь об него, шарик соскальзывает в «правую» или «левую» ложбину — и в зависимости от этого клетка вступает на тот или другой путь дифференцировки.

Alexandra Chittka et al. / Current Biology, 2012

В 2006 году это удалось японским ученым Яманаке и Такахаши: они превратили клетки кожи в неспециализированные — подобные тем, из которых состоит зародыш в первые дни развития. Для этого японцам понадобились всего четыре белка (их потом назовут «коктейлем Яманаки»): Oct4, c-Myc, Sox2 и Klf4. Под их действием многие участки ДНК развернулись, обнажив гены, к которым клетки кожи давно потеряли доступ. Оказалось, что этого достаточно, чтобы сделать их стволовыми — и потом вырастить из них любые типы клеток взрослого организма.

Так Яманака и Такахаши открыли источник универсальных человеческих запчастей, и некоторым ученым показалось, что проблема старения почти решена — хватило бы только времени и денег. Например, сторонник «инженерного» подхода к старению Обри ди Грей предложил решить таким образом проблему изнашивания органов: выращивать их в лаборатории из стволовых клеток и заменять ими те, что не удалось спасти другими методами.

Но даже сейчас, когда Яманака уже девять лет как нобелевский лауреат, Япония усеяна клиниками стволовых клеток, а ученые научились выращивать из репрограммированных клеток яйцеклетки и нейроны, рассчитывать на искусственные органы пока рано.

Тому есть несколько причин. Во-первых, выращивать ткани все еще сложно и дорого. Во-вторых, далеко не все части человеческого тела ученые до сих пор смогли собрать in vitro. Если с полыми органами, вроде трахеи или мочевого пузыря, справиться относительно легко, то воспроизвести сложную трехмерную структуру печени или почки еще никому не удалось. В-третьих, репрограммированные клетки на поверку оказались довольно опасными: подобно эмбриональным, они легко разрастаются в опухоли. Поэтому пока их используют в основном для относительно изолированных органов типа глаз или имплантируют в капсулах, чтобы они не могли расползтись по организму.

Читать еще:  Симптомы синдрома дефицита внимания с гиперактивностью (СДВГ)

Закатить шарик на вершину горы оказалось недостаточно. Теперь нужно научиться управлять его спуском.

Без стариков

В модели Уоддингтона путешествие клеток-шариков по горным склонам заканчивалось на плато дифференцированного состояния. Поскольку ученого интересовало в первую очередь развитие организма, он не заботился тем, что происходит с клетками потом. Сейчас мы знаем, что на дифференцировке их путь не заканчивается: получившие профессию клетки могут скатиться еще ниже — в состояние, где они не делятся, не выполняют своих обязанностей и живут в дефиците энергии. Это называют сенесцентностью, или клеточной старостью.

Столкнуть клетку в ущелье старости можно разными способами. Иногда это происходит само собой — например, если клетка накопит достаточно мутаций в своих генах. Иногда ее подталкивают соседи — другие постаревшие клетки. Иногда клетка резко стареет из-за стресса вроде сильного воспаления или отравления ядом. Так или иначе, чем дольше существует ткань, тем больше клеток в ней начинают катиться в эту сторону, цепляя по дороге соседей.

Можно представить себе, что жизнь человека станет сильно лучше (а там, глядишь, и дольше), если убрать сенесцентные клетки из его тканей. У нас даже для этого есть инструмент — препараты-сенолитики. По крайней мере, пожилых мышей они избавляют от проблем с позвоночником и некоторых когнитивных нарушений.

Сенесцентные клетки (светятся) в организме мышей до и после лечения сенолитиками

Ming Xu et al. / Nature Medicine, 2018

Почему людям сенолитики помогают меньше, чем мышам, пока неясно. Может быть, исследователи просто не подобрали нужное сочетание и дозу, и успех еще впереди. А может быть, ошибочна сама стратегия. Все клетки со временем медленно катятся с вершины недифференцированной молодости в каньон сенесцентности, и отстреливая тех, кто в него уже свалился, сенолитики не облегчают участь тех, кто стоит на краю пропасти. Технология, на которую Безос делает ставку в этот раз, должна работать иначе — двигать все клетки организма вверх по склону эпигенетического ландшафта и отдалять наступление старости для каждой из них по отдельности. И здесь могут пригодиться четыре белка из коктейля Яманаки.

Чтобы убедиться в том, что репрограммирование действительно может отодвинуть клетки от края бездны, нужно уметь довольно точно измерять, насколько они к ней близки — то есть вычислять внутренний возраст клетки. Это стало возможно в 2013 году, когда американец Стив Хорват сконструировал первые «эпигенетические часы»: составил список эпигенетических меток на ДНК, по наличию или отсутствию которых можно определить, насколько клетка близка к эмбриональной стволовой или к сенесцентной.

Таким образом, уже почти десять лет в руках у геронтологов есть два ключевых инструмента для омоложения клеток. Известно, чем толкать шарик в гору. Есть чем измерить свой прогресс. А вот что до сих пор неизвестно — и эту задачу, безусловно, придется решать сотрудникам Altos Labs — это как остановить шарик в нужной точке.

В будущее поведут они

Конрад Уоддингтон предполагал, что клетки в организме могут двигаться по эпигенетическому ландшафту лишь в одну сторону: сверху вниз. Сейчас мы научились отодвигать их от пропасти, возвращать на вершину и даже перебрасывать из одной ложбины в другую (это называют трансдифференцировкой). Все это неплохо выглядит в пробирке на отдельных клетках, но для живого организма может стать смертельным экспериментом.

В 2013 же году группа биологов под руководством испанца Мануэля Серрано приступила к репрограммированию клеток in vivo. Они создали линию мышей, у которых гены, соответствующие четырем белкам Яманаки, находились в зоне действия специального регуляторного участка — а тот, в свою очередь, реагировал на присутствие антибиотика доксициклина. Таким образом, когда мышам добавили в питьевую воду доксициклин, в их клетках — везде, куда препарат мог добраться с током крови — началось репрограммирование.

Группа Серрано добилась своего: в теле мышей появились клетки, аналогичные эмбриональным. Но ни о каком продлении жизни не было и речи — по всему организму животных начали расти опухоли, и особенно часто почему-то в поджелудочной железе и почках. Это, с одной стороны, доказывало, что методика работает, а с другой — что в таком виде она неприменима ни к мышам, ни тем более к людям.

Мышь из эксперимента Серрано и срез ее опухоли, выросшей из стволовых клеток

María Abad et al. / Nature, 2013

Через несколько лет другой испанский биолог, Хуан Карлос Исписуа Бельмонте, разработал более щадящий вариант того же метода. Его исследовательская группа тоже вырастила трансгенных мышей, но поила их доксициклином с перерывами — чтобы белки Яманаки не работали постоянно. В итоге удалось подобрать такой режим, при котором мыши действительно прожили дольше. Правда, в этом эксперименте участвовала специальная линия преждевременно стареющих мышей.

У обычных пожилых грызунов с помощью этого же метода удалось заставить мышечную ткань регенерировать. А вот стали ли они сами жить дольше, исследователи почему-то не проверили.

Мыши из эксперимента Бельмонте: слева та, в которой работала система репрограммирования клеток, справа контрольная

Alejandro Ocampo et al. / Cell, 2016

Но и эту технологию невозможно напрямую перенести на людей — для этого их пришлось бы генетически модифицировать. А значит, нужно найти способ доставлять коктейль Яманаки в клетки извне. Такой способ придумали совсем недавно: группа ученых (в состав которой вошел в том числе Стив Хорват) ввела в глаз мышам аденовирусные векторы, несущие в себе гены белков Яманаки. Конструкция тоже включалась в ответ на доксициклин, и это позволило улучшить зрение пожилых мышей и научить старые нейроны отращивать аксоны после травмы. Эпигенетический возраст обработанных нейронов снизился, дифференцировки они при этом не потеряли (то есть так и остались нейронами) — и ни одной опухоли у грызунов не возникло.

В список сотрудников Altos Labs, по сведениям MIT Technology Review, вошли все, кто сделал эту технологию возможной: и Яманака, и Хорват, и Серрано, и Бельмонте. Кроме того, отбирать проекты, которые получат финансирование компании, позвали Дженнифер Дудну, которая недавно получила Нобелевскую премию за изобретение CRISPR-редактирования генома (об этом подробнее читайте в материалах «Запомните эти буквы» и «Эти буквы должен знать каждый»). Это может означать, что у создателей компании есть свой план по поводу того, как регулировать работу белков Яманаки в клетках. С помощью модифицированной системы CRISPR/Cas можно не только разрезать ДНК, но и включать или выключать работу генов — к этому тоже, кстати, приложил руку Бельмонте — и это в перспективе может оказаться безопаснее, чем кормить людей доксициклином.

Altos Labs — далеко не первая компания, которая специализируется на репрограммировании клеток. На этом поле уже играет подразделение Calico Labs, а также несколько более мелких компаний — например, Turn Biotechnologies, AgeX и Genecure. Правда, ни одна из них не может похвастаться таким звездным составом. Зато многие из них обозначили свои цели — скромные, но конкретные. Так, Genecure собирается точечно омолаживать колени, AgeX целится в сердце, а Turn Biotechnologies интересуют суставы и мышцы, и все они медленно подбираются к клиническим испытаниям своих препаратов.

Цель, которую себе поставили учредители Altos Labs, выглядит намного амбициознее. Как они предполагают к ней идти, остается только гадать. Зато уже можно представить себе, какие задачи на этом пути придется решить отцам клеточного репрограммирования: дотянуться до глубоко запрятанных тканей, заставить их клетки помолодеть — и научиться останавливать этот процесс, пока не стало слишком поздно.

И как бы ни выглядело их решение, уже понятно, что процедура не будет ни легкой, ни однократной. Клетки нельзя омолаживать постоянно, нужно время от времени давать им передышку и возможность повзрослеть обратно.

Мифический царь древнего Коринфа попробовал было сбежать из загробного мира — и за это был приговорен богами вечно катить камень в гору. Коллективному Сизифу из Altos Labs предстоит закатить в эпигенетическую гору триллионы камней-клеток одновременно — ровно потому, что это, кажется, и есть один из самых перспективных способов отложить приближение смерти. Один из инвесторов Altos Labs, 57-летний Джефф Безос, не так давно рискнул стать первым пассажиром космического корабля, который построила его компания. Планируют ли они вместе с 59-летним Мильнером первыми испытать на себе репрограммирование, мы пока не знаем.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector