Точка зрения | Перспективные технологии в борьбе со старением
В формате «Точка зрения» ПостНаука знакомит читателей с мнениями наших экспертов об актуальных проблемах общества, образования и науки. В новом выпуске мы попросили наших авторов высказать свою точку зрения о том, когда могут быть созданы и где применены разработки в области продления жизни.
Евгений Березиков
PhD in molecular biology, Professor, Hubrecht Institute, Group Leader of the Laboratory of Stem Cell Regulation and Mechanisms of Regeneration at ERIBA
Достаточно долгое время работать над старением считалось немодно, потому что существовало представление, что в старении участвует очень много разных факторов и что старение — это естественный процесс, в котором ничего невозможно изучить.
Прорыв в понимании старения произошел, когда на модели С. elegans впервые показали, что есть генетический компонент, когда определенные гены нокаутировали, и червяки (C.elegans) начинали дольше жить. Тогда стартовала следующая фаза в исследовании биологии старения, когда уже стали серьезнее изучать разные молекулярные пути и то, как именно это может регулироваться.
Сейчас мы довольно много знаем о регуляции на уровне метаболизма, энергии и так далее. Одно из интересных направлений — это старение, связанное со старением стволовых клеток. Старение очень сложный процесс, и стволовые клетки — это один из таких факторов процесса. Согласно теории старения стволовых клеток, с возрастом количество таких клеток не уменьшается, но уменьшается их активность. Из-за уменьшения этой активности и происходит старение тканей. Практический вопрос состоит в том, можно ли каким-то образом эти старые стволовые клетки реактивировать, чтобы они стали опять работать как молодые. Есть некоторое количество экспериментов, которые показывают, что такое действительно возможно.
Один из принципиальных экспериментов — это эксперимент с парабиозом у мышей, когда во время эксперимента ученые соединяли кровеносные системы старой и молодой мыши и потом смотрели, как регенерируют мышцы у старой мыши. И оказалось, что в таком эксперименте происходит омоложение мышц у старой мыши. Это говорит о том, что в крови есть какие-то циркулирующие факторы, которые влияют на активность процесса старения. Такие эксперименты обосновывают необходимость изучения старения. В принципе, в будущем будут достигнуты успехи в идентификации каких-то регуляторных путей, а потом уже и в разработке лекарств, которые позволят производить омоложение стволовых клеток. Насколько я знаю, в данный момент каких-то коммерческих продуктов в этой области еще не существует, но в то же время сейчас очень популярны «в народе» разные терапии с помощью стволовых клеток. Единственная проблема — что все они к науке пока не имеют никакого отношения. В основном этим занимаются разные шарлатаны, действия которых заканчиваются обычно плачевно. Хотя сама идея использования стволовых клеток в медицинских целях понятна и актуальна, до момента создания коммерческих продуктов нужно провести еще слишком много исследований.
Фазли Атауллаханов
доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделом государственного предприятия «Институт иммунологии Федерального управления медико-биологических и экстремальных проблем при Министерстве здравоохранения Российской Федерации», заведующий лабораторией активации иммунитета Института Иммунологии
Самое главное, что происходит на протяжении последних 100 лет, — это продление жизни за счет борьбы с причинами, которые сокращают жизнь аномально. К таким причинам относятся в первую очередь инфекционные болезни, травмы, онкология, в которой за последние 20 лет достигнуты очень большие успехи.
Но если брать естественную жизнь человека и наше понимание того, как ее продлить, то в этой области у нас нет больших достижений. Мы хотим сделать так, чтоб люди жили до 100 и оставались 40-летними, 30-летними, то есть оставались в расцвете сил. Но такая цель содержит в себе биологическую проблему. Природа устроила нас так, что мы до какого-то момента должны уметь развиваться, у нас должна сохраняться пластичность, у нас должны расти кости, увеличиваться череп. Эти изменения не могут происходить до бесконечности, в какой-то момент должно произойти созревание. Когда человек становится взрослым, зрелым, он в значительной степени теряет пластичность. И если физическая пластичность нас не очень волнует, то умственная пластичность чрезвычайно важна. Начиная с 20–25 лет мы начинаем терять способность к обучению, а значит, способность адаптироваться к новым условиям.
В результате встает вопрос, а в каком возрасте нам надо было бы остановиться: в 40–50 лет, когда мы уже утратили способность пластично меняться, или в 15–20 лет, когда мы еще способны очень хорошо учиться, но еще почти ничего не умеем?
Есть много научных групп, которые пытаются понять механизмы того, почему человек с возрастом утрачивает те или иные способности. Но больше всего мы знаем про эти процессы в области иммунологии. Иммунная система — это такая система, которая с годами практически утрачивается, поскольку, видимо, исчерпываются запасы стволовых клеток. Но сказать, что существуют прямо установленные факты, что именно изменения в иммунной системе и есть механизм старения, я не могу. Мы знаем десятки причин старения, в том числе исчерпание стволовых клеток — предшественников клеток других тканей, но ни про какую из них мы не можем сказать, что она определенно ведущая. Очень успешно в последние десятилетия идет борьба с опухолями. Оказалось, что на самом деле разнообразие опухолей фантастическое. С каждым годом мы все больше узнаем, что лейкоз — это не одна болезнь, а несколько сотен очень разных болезней крови. И главный прогресс сегодняшней онкологии состоит в том, что мы стали понимать, что разные лейкозы надо лечить по-разному. И в результате этого понимания сегодня вероятность вылечивания этой болезни может составить порядка 90%. Мы продолжаем использовать лекарства, которые были придуманы относительно давно, но теперь делаем это более эффективно: мы более точно знаем диагноз и более точно умеем лечить. Чем быстрее мы будем знать природу поломки, которая произошла в наших родных клетках, тем с большей вероятностью мы научимся жить более эффективно. Ответ на вопрос, поставленный в заголовке, на мой взгляд, выглядит так: наибольший успех в борьбе со старением дают разработки, позволяющие устранить причины прерывания естественного процесса старения. Во-первых, мы можем попытаться сильно уменьшить число разнообразных аварий (автомобильные, наверное, лидируют) и других человекогенных катастроф, и это будет большой успех в продлении жизни. Во-вторых, можем победить многие инфекционные заболевания, которые свирепствуют в основном в слаборазвитых странах, и это тоже будет большой успех в продлении жизни. В-третьих, мы можем сильно снизить смертность от онкозаболеваний, что тоже даст большой вклад в продление жизни. Все эти успехи не повлияют на естественный процесс старения. В сильноразвитых странах, таких как Япония, страны Западной Европы, продолжительность жизни достигает 80 лет и более. Многие стали доживать до 100. Можно думать, что это и есть примерная естественная продолжительность жизни человека. Есть ли сегодня способы сильно сдвинуть эту границу? Я таких не знаю. Да и нужно ли ее сдвигать? Вопрос спорный.
Константин Агладзе
кандидат физико-математических наук, профессор МФТИ
Одно направление — это продление здоровой жизни и избавление от так называемых болезней преклонного возраста. Не секрет, что, помимо общего старческого увядания организма, есть целый букет, который характерен для людей старшего возраста: диабет, повышенное давление, разного рода сердечные аритмии. И в этих областях очень много возможностей. На самом деле многие болезни пенсионного возраста решаются вообще не медикаментозно и не с помощью медицинских технологий, а просто профилактикой здорового образа жизни. Кроме этого, сейчас существуют очень серьезные инструменты по перепрограммированию клетки, которые дают возможность проводить реставрацию отдельных органов и всех систем организма, в частности печени или почек.
Однако в клиниках эти технологии не используют, и всякого рода процедуры использования стволовых клеток сейчас не разрешены Food and Drug Administration Соединенных Штатов, что является очень важным критерием. Что же касается медицинских испытаний, то недавно в Японии делались опыты по имплантации сетчатки, официально был дан положительный результат. Но здесь надо понимать, что в этом эксперименте были использованы относительно простые вещи: там сажался всего лишь слой толщиной в одну клетку, что глобально проще, нежели создание трехмерного, высокоструктурированного органа. Но если учитывать, что во многих странах сейчас очень интенсивно идут исследования, например в исследовательском институте (CIRA) в Киото, возглавляемом профессором Яманака (Yamanaka), в университете Джона Хопкинса (США), в UCLA (США) и других, то я думаю, что скоро будет возможна пересадка почечной и печеночной тканей. Высокоструктурированные органы, как, например, сердце, будут, конечно, сделаны позже. Скорее всего, в ближайшем будущем мы сможем обновить человека «по частям», но это не снимет фундаментальной проблемы гибели клеток в результате заложенного механизма смерти. И здесь мы подходим ко второму направлению. Последнее время периодически появляются сообщения, что найден ген или группа генов, ответственных за долголетие. Однако потом выясняется, что это не так. Попытки найти и ликвидировать генетическую предопределенность смерти — задача пока безуспешная. К физиологическому естественному порогу в сто с небольшим лет, который в начале XX века обозначил И.И. Мечников («Этюды оптимизма», Париж, 7 февраля 1907 года), думаю, человечество подойдет достаточно быстро. А вот что будет дальше — непонятно. По отдельности мы сможем заменять органы, но, чтобы сохранить сознание и нервную ткань, чтобы оставить личность, мы пока механизмов не придумали.
Филипп Хайтович
PhD in Biology, руководитель группы сравнительной биологии в Институте Вычислительной Биологи в Шанхае, профессор Сколковского института науки и технологий (SkolTech)
Наиболее перспективными являются работы, изучающие разницу в продолжительности жизни между близкими видами. В рамках этих исследований ученые пытаются ответить на вопрос: почему люди заболевают раком или болезнями сердца и умирают после 60–70 лет, обезьяны после 20, а мыши после 1 года? Почему мыши живут максимум 3 года, а летучие мыши больше 40 лет? Если бы мы были обезьянами, мы бы все изучали людей, чтобы понять, почему они живут так долго.
Важно, что разница в максимальной продолжительности жизни эволюционирует очень быстро: за последние 30 миллионов лет эволюции приматов максимальная продолжительность жизни выросла в три раза. Значит, если дать нашему виду, человеку, продолжить это эволюционное развитие, то еще через 30 миллионов лет максимальная продолжительность жизни человека возрастет еще в три раза — до 300 лет! Но зачем ждать 30 миллионов лет? Если мы разгадаем эволюционный механизм, контролирующий этот процесс, мы сможем жить до 300 и более лет уже завтра. С 50-х годов XX века считалось доказанным, что механизм старения — это окисление. В каждой клетке митохондрии вырабатывают свободные радикалы, которые окисляют и разрушают нашу ДНК, тем самым вызывая старение. Но, как оказалось спустя 60 лет, эта гипотеза была несостоятельной.
На мышах были проведены эксперименты блокирования этого процесса окисления, и оказалось, что этот механизм не работает. Тем не менее окисление действительно идет. Делали эксперименты, увеличивая мышам уровень окисления в 500 раз. Казалось бы, мыши должны умирать после такой дозы, но, к удивлению ученых, на старение мышей это никак не повлияло.
То есть стало очевидно, что окисление существует, но это не является основным процессом. Если мы уберем остальные процессы, то в конце концов, может, через миллион лет окисление нас убьет. Но это очень медленный процесс, он мало влияет на старение, по крайней мере у мышей. Тем не менее и сейчас исследователи пытаются придумать, как уменьшить окисление нашего организма, хотя непонятно, будет ли это иметь эффект или нет.
Есть исследователи, которые считают, что у людей с возрастом меняется гормональный состав тела, поэтому мы можем обмануть наше тело, введя в него гормоны, соответствующие молодому возрасту. Они думают, что тогда наше тело будет восстанавливаться. Эта идея имеет основу: уже около ста лет назад было показано, что если связать кровеносные системы двух мышей — старой и молодой, то старая мышь омолодится.
Об этой работе забыли, но примерно 10 лет назад этот эксперимент повторили в Стэндфордском университете, и оказалось, что, действительно, если судить по молекулярным маркерам старения, старая мышь омолаживается. Если взять плазму молодого человека и перелить ее в плазму человека более старшего возраста, то, скорее всего, второй человек действительно омолодится. Мне не известно, используется ли это на практике, но в Америке такие работы проводят. Тем не менее что является активным компонентом при этом процессе, до сих пор не известно, поэтому в экспериментах используют такую же технологию, как тысячу лет назад, — переливание плазмы. Для проведения переливания плазмы не нужно никакого разрешения, так как, по сути, переливание плазмы или крови — это традиционная медицинская практика. Но если выделить ту молекулу, которая отвечает за этот процесс, то, чтобы ее применять, надо будет получить разрешение. То есть ее надо будет тестировать, делать много разных экспериментов. И тогда такой процесс будет уже не переливанием крови, а его можно будет принимать в качестве таблетки, вкалывать себе в кровь и омолаживаться. Но пока сути этого механизма никто не знает.
Полный текст статьи читайте на Postnauka.ru
