Эти открытия могут стать действительно прорывными в достижении долголетия
Последние научные исследования показали, что контролируемое омоложение клеток может стать основой новой медицины.
Почему дети рождаются молодыми? Это кажется очевидным, но с точки зрения биологии вопрос не такой простой. Клетки, из которых возникает новая жизнь, не новые. Яйцеклетки у женщины закладываются еще до ее рождения, а сперматозоид, который соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу, содержит на себе следы возраста мужчины. Логично было бы ожидать, что и эмбрион будет иметь признаки старения.
{banner_300x300_news_2}
Ученые называют это естественным омоложением, и многие из них верят, что именно оно может стать ключом к трансформации того, как долго и насколько качественно мы живем. Есть надежда, что в итоге они смогут использовать этот процесс для лечения сотен болезней, продления жизни на десятилетия и даже полного прекращения старения — от лечения болезней до замедления старения. С подробностями знакомит The New York Times.
История современных исследований началась в 1993 году, когда Синтия Кеньон из Калифорнийского университета в Сан-Франциско доказала, что манипуляция всего одним геном может вдвое продлить жизнь круглого червя. Это открытие породило гигантскую индустрию с оборотом в 20 триллионов долларов, где сегодня соседствуют сомнительные биодобавки и фундаментальные разработки.
Настоящий прорыв произошел в 2006 году, когда японец Шинья Яманака определил четыре гена, активные на ранних стадиях эмбрионального развития. Он ввел их в клетки кожи старых мышей в чашке Петри и стал ждать. В течение двух недель клетки кожи трансформировались, превращаясь в нечто близкое к эмбриональным стволовым клеткам — они как бы двигались назад во времени к своей молодости.
Открытие силы этих четырех генов, теперь известных как «факторы Яманака», принесло ученому Нобелевскую премию в 2012 году, но тогда не было очевидно, что они станут решающими для исследований долголетия. Несмотря на важность работы, ученые понимали, что применение этих факторов к людям может быть рискованным.
Первая попытка лечить мышей факторами Яманака закончилась биологической катастрофой. Мануэль Серрано в Испании зафиксировал, что вместо омоложения у мышей начали массово расти тератомы — опухоли, состоящие из кусочков тканей волос, зубов и кожи.
Решающий шаг к безопасному использованию силы «факторов Яманака» сделал Хуан Карлос Исписуа Бельмонте из Института Салка в Сан-Диего (США). Он исходил из понимания того, как именно стареют клетки. Дело не столько в самой ДНК, сколько в эпигенетике — системе «надстроек» над ДНК, которая управляет работой генов. Сам генетический код у нас почти не изменяется, но существуют специальные молекулы, которые как бы «включают» или «выключают» различные гены и определяют, какой станет клетка — например, клеткой сердца, легких или кожи.
Бельмонте высказал гипотезу: если аккуратно «подправить» эти эпигенетические сбои, клетки можно вернуть в более молодой состояние. Но не до состояния «младенца» — поскольку это опасно, — а только до уровня «подростка», когда они уже сформированы, но еще здоровы и эффективны.
В своем знаменитом исследовании 2016 года он применил так называемое прерывистое перепрограммирование: включал «факторы Яманака» только на два дня, после чего давал организму пять дней отдыха. Это позволяло клеткам начать омоложение, но не терять свою функцию.
Это исследование стало основой для нескольких биотехнологических компаний, которые сосредоточились на поиске методов омоложения. Самого Исписуа Бельмонте и большую часть его команды из Института Салка переманила к себе Altos Labs — закрытая биотехнологическая компания, которую, по сообщениям, поддерживают Джефф Безос и инвестор Юрий Мильнер. С инвестициями в 3 миллиарда долларов на момент основания в 2022 году Altos считается крупнейшим стартапом в истории биотехнологий.
В Altos Labs Исписуа Бельмонте и его команда используют искусственный интеллект для создания виртуальных моделей клеток и изучают, как остановить фиброз тканей. О достижениях Altos Labs пока говорят очень осторожно. В лаборатории уже получается омолаживать отдельные клетки — например, клетки кожи с помощью новой формулы, которая отличается от «факторов Яманака». Последние теперь рассматриваются только как один из возможных инструментов.
Altos Labs вместе с несколькими другими биотехнологическими стартапами фактически соревнуется в том, чтобы найти наилучший и наиболее безопасный метод. Основной фокус — на жизненно важных органах, которые стареют первыми: почках, сердце и печени. Идея в том, что если удастся своевременно «подремонтировать» самый уязвимый орган, можно значительно продлить период здоровой жизни. В идеале организм будет стареть более равномерно, без длительного периода тяжелой деградации.
Ключевой областью внимания Altos является мозг. По словам исполнительного директора компании Хэла Бэррона, продление жизни не имеет смысла, если оно сопровождается деменцией. Поэтому одна из главных задач — найти способ сохранить функции мозга и избежать таких болезней, как, например, Альцгеймер.
Несмотря на все ресурсы Altos, лаборатория, которая продвинула омоложение дальше всех на данный момент, находится в Гарварде. Ей руководит Дэвид Синклер. Ученый продвигает идею, что старение происходит, когда наша эпигенетика начинает «дрейфовать», что усложняет клеткам доступ к необходимой информации — то, что он называет «информационной теорией старения».
Ученик Синклера, Юаньчэн Райан Лу, сумел омолодить оптические нервы мышей, использовав только три фактора Яманака и исключив четвертый ген, который наиболее тесно связан с риском рака. Эта технология была успешно протестирована на обезьянах в лаборатории на Сент-Китс. Исследователи повреждали оптические нервы животных лазером, а затем вводили в их глаза те же три фактора Яманака, которые перезагружали эпигенетический код и восстанавливали функции.
Данные Синклера оказались достаточно убедительными, чтобы перейти к клиническим испытаниям на людях. В марте компания Life Biosciences начала первое исследование по лечению глаукомы с участием группы до 18 человек.
Ученые воспринимают этот шаг с осторожным оптимизмом: риски, в том числе связанные с раком, остаются, и неудача может ударить по всей области. Кроме того, успешное омоложение одного органа вовсе не означает, что ученые смогут безопасно омолодить все тело.
Внутри научного сообщества идет дискуссия о том, как правильно подавать результаты исследований. Синклер обещает «обратное старение», в то время как исполнительный директор Altos Labs Хэл Бэррон говорит только о «регенеративной медицине». Он считает, что в этой области ожидания и так слишком завышены, и из-за этого люди могут не оценить реальный прогресс, когда он произойдет.
По словам Бэррона, если бы ученые нашли возможность вылечить весь рак, это добавило бы в среднем всего несколько лет жизни. Поэтому, если ученым удастся увеличить среднюю продолжительность здоровой жизни хотя бы на три года, это уже будет сопоставимо с таким масштабным достижением. Но Бэррон опасается, что даже значительно больший результат — например, плюс пять лет — может быть воспринят обществом как недостаточный.
На этом фоне ученые признают простую вещь: пока что единственный надежно доказанный способ продления жизни — это физическая активность и здоровое питание.
Фото иллюстративное. Фото: «Наша Ніва»
Почему дети рождаются молодыми? Это кажется очевидным, но с точки зрения биологии вопрос не такой простой. Клетки, из которых возникает новая жизнь, не новые. Яйцеклетки у женщины закладываются еще до ее рождения, а сперматозоид, который соединяется с яйцеклеткой, образуя зиготу, содержит на себе следы возраста мужчины. Логично было бы ожидать, что и эмбрион будет иметь признаки старения.
И действительно, сначала так и есть. Но потом происходит неожиданный процесс: клетки как бы «перезагружаются», сбрасывают накопленные повреждения и примерно через две недели возвращаются к состоянию полной молодости — своеобразного «нулевого уровня».
{banner_300x300_news_2}
Ученые называют это естественным омоложением, и многие из них верят, что именно оно может стать ключом к трансформации того, как долго и насколько качественно мы живем. Есть надежда, что в итоге они смогут использовать этот процесс для лечения сотен болезней, продления жизни на десятилетия и даже полного прекращения старения — от лечения болезней до замедления старения. С подробностями знакомит The New York Times.
Первые открытия
История современных исследований началась в 1993 году, когда Синтия Кеньон из Калифорнийского университета в Сан-Франциско доказала, что манипуляция всего одним геном может вдвое продлить жизнь круглого червя. Это открытие породило гигантскую индустрию с оборотом в 20 триллионов долларов, где сегодня соседствуют сомнительные биодобавки и фундаментальные разработки.
Настоящий прорыв произошел в 2006 году, когда японец Шинья Яманака определил четыре гена, активные на ранних стадиях эмбрионального развития. Он ввел их в клетки кожи старых мышей в чашке Петри и стал ждать. В течение двух недель клетки кожи трансформировались, превращаясь в нечто близкое к эмбриональным стволовым клеткам — они как бы двигались назад во времени к своей молодости.
Открытие силы этих четырех генов, теперь известных как «факторы Яманака», принесло ученому Нобелевскую премию в 2012 году, но тогда не было очевидно, что они станут решающими для исследований долголетия. Несмотря на важность работы, ученые понимали, что применение этих факторов к людям может быть рискованным.
Первая попытка лечить мышей факторами Яманака закончилась биологической катастрофой. Мануэль Серрано в Испании зафиксировал, что вместо омоложения у мышей начали массово расти тератомы — опухоли, состоящие из кусочков тканей волос, зубов и кожи.
Решающий шаг к безопасному использованию силы «факторов Яманака» сделал Хуан Карлос Исписуа Бельмонте из Института Салка в Сан-Диего (США). Он исходил из понимания того, как именно стареют клетки. Дело не столько в самой ДНК, сколько в эпигенетике — системе «надстроек» над ДНК, которая управляет работой генов. Сам генетический код у нас почти не изменяется, но существуют специальные молекулы, которые как бы «включают» или «выключают» различные гены и определяют, какой станет клетка — например, клеткой сердца, легких или кожи.
С возрастом эта система начинает давать сбои. Под влиянием окружающей среды — еды, стресса, солнца — часть этих «настроек» сбивается: клетки хуже «слышат» инструкции и начинают работать не так, как нужно. Согласно одной из главных теорий, именно это и приводит к старению и болезням.
Бельмонте высказал гипотезу: если аккуратно «подправить» эти эпигенетические сбои, клетки можно вернуть в более молодой состояние. Но не до состояния «младенца» — поскольку это опасно, — а только до уровня «подростка», когда они уже сформированы, но еще здоровы и эффективны.
В своем знаменитом исследовании 2016 года он применил так называемое прерывистое перепрограммирование: включал «факторы Яманака» только на два дня, после чего давал организму пять дней отдыха. Это позволяло клеткам начать омоложение, но не терять свою функцию.
Результат был неслыханным: генетически старые мыши не только прожили на 30% дольше, но и заметно изменились. Раньше слабые, они стали более энергичными, их шерсть стала гуще и темнее, а сердца — крепче.
Современные разработки
Это исследование стало основой для нескольких биотехнологических компаний, которые сосредоточились на поиске методов омоложения. Самого Исписуа Бельмонте и большую часть его команды из Института Салка переманила к себе Altos Labs — закрытая биотехнологическая компания, которую, по сообщениям, поддерживают Джефф Безос и инвестор Юрий Мильнер. С инвестициями в 3 миллиарда долларов на момент основания в 2022 году Altos считается крупнейшим стартапом в истории биотехнологий.
В Altos Labs Исписуа Бельмонте и его команда используют искусственный интеллект для создания виртуальных моделей клеток и изучают, как остановить фиброз тканей. О достижениях Altos Labs пока говорят очень осторожно. В лаборатории уже получается омолаживать отдельные клетки — например, клетки кожи с помощью новой формулы, которая отличается от «факторов Яманака». Последние теперь рассматриваются только как один из возможных инструментов.
Altos Labs вместе с несколькими другими биотехнологическими стартапами фактически соревнуется в том, чтобы найти наилучший и наиболее безопасный метод. Основной фокус — на жизненно важных органах, которые стареют первыми: почках, сердце и печени. Идея в том, что если удастся своевременно «подремонтировать» самый уязвимый орган, можно значительно продлить период здоровой жизни. В идеале организм будет стареть более равномерно, без длительного периода тяжелой деградации.
Ключевой областью внимания Altos является мозг. По словам исполнительного директора компании Хэла Бэррона, продление жизни не имеет смысла, если оно сопровождается деменцией. Поэтому одна из главных задач — найти способ сохранить функции мозга и избежать таких болезней, как, например, Альцгеймер.
Несмотря на все ресурсы Altos, лаборатория, которая продвинула омоложение дальше всех на данный момент, находится в Гарварде. Ей руководит Дэвид Синклер. Ученый продвигает идею, что старение происходит, когда наша эпигенетика начинает «дрейфовать», что усложняет клеткам доступ к необходимой информации — то, что он называет «информационной теорией старения».
Ученик Синклера, Юаньчэн Райан Лу, сумел омолодить оптические нервы мышей, использовав только три фактора Яманака и исключив четвертый ген, который наиболее тесно связан с риском рака. Эта технология была успешно протестирована на обезьянах в лаборатории на Сент-Китс. Исследователи повреждали оптические нервы животных лазером, а затем вводили в их глаза те же три фактора Яманака, которые перезагружали эпигенетический код и восстанавливали функции.
Данные Синклера оказались достаточно убедительными, чтобы перейти к клиническим испытаниям на людях. В марте компания Life Biosciences начала первое исследование по лечению глаукомы с участием группы до 18 человек.
Осторожный оптимизм
Ученые воспринимают этот шаг с осторожным оптимизмом: риски, в том числе связанные с раком, остаются, и неудача может ударить по всей области. Кроме того, успешное омоложение одного органа вовсе не означает, что ученые смогут безопасно омолодить все тело.
Внутри научного сообщества идет дискуссия о том, как правильно подавать результаты исследований. Синклер обещает «обратное старение», в то время как исполнительный директор Altos Labs Хэл Бэррон говорит только о «регенеративной медицине». Он считает, что в этой области ожидания и так слишком завышены, и из-за этого люди могут не оценить реальный прогресс, когда он произойдет.
По словам Бэррона, если бы ученые нашли возможность вылечить весь рак, это добавило бы в среднем всего несколько лет жизни. Поэтому, если ученым удастся увеличить среднюю продолжительность здоровой жизни хотя бы на три года, это уже будет сопоставимо с таким масштабным достижением. Но Бэррон опасается, что даже значительно больший результат — например, плюс пять лет — может быть воспринят обществом как недостаточный.
На этом фоне ученые признают простую вещь: пока что единственный надежно доказанный способ продления жизни — это физическая активность и здоровое питание.