«Старение — это болезнь»

Отдел науки «Газеты.Ru» выяснил, как ученые разбираются в том, что есть старение и что с ним делать

Фотография: Flickr

28.04.2014, 12:36 | Надежда Маркина

«Газета.Ru» с помощью ведущих мировых специалистов разбиралась в том, что приводит к старению организма. Ученые изучают геном долгожителей, разрабатывают биомаркеры старения, исследуют роль микробиоты и специфические биохимические пути. Они пытаются понять, что именно в организме ломается с возрастом и почему поломки перестают ремонтироваться.

Накопление вредных мутаций

Наиболее активный поиск «ключей к старению» идет на уровне генома. C возрастом в клетках накапливаются мутации, говорит Ян Вайг, руководитель лаборатории Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна. Их число увеличивается у пожилых мышей, мух-дрозофил и у человека, естественно, тоже. Правда, имеется в виду то, что генетики называют соматическими мутациями – не полученные от родителей, а возникающие в клетках тела (сомы) с течением жизни. Как объяснил «Газете.Ru» Александр Маслов, работающий в Медицинском центре Колледжа Альберта Эйнштейна, отличить одни мутации от других – задача технически очень непростая. Именно над ее решением сейчас и работает Александр Маслов вместе с коллегами из Воронежского государственного университета: «Мы пытаемся выработать стратегию оценки повреждения генома как показателя общего состояния человека». В Воронеже ученые зарегистрировали компанию, которая занимается исследовательской деятельностью

по разработке биомаркеров старения, объективно показывающих биологический возраст.

В процесс старения вовлечены различные биохимические пути. На сегодня ученые выделяют два основных. Первый путь запускается активацией инсулиноподобного фактора роста (IGF-1). Другой путь запускается молекулой TOR (target of rapamicine). И тот и другой запускают связанные со старением процессы.

Блокирование этих сигнальных путей тормозит старение. Основная проблема – как это сделать с минимумом побочных эффектов.

Гены долгой жизни

Казалось бы, секрет нестарения человека нужно искать у тех людей, которым удается перехитрить смерть и прожить долго – сто и более лет. Геном долгожителей давно и активно исследуют Клаудио Франческо, профессор Университета Болоньи в Италии, и его группа. «У меня хорошая новость, — сказал Клаудио Франческо, — достаточно иметь хотя бы одного родителя, который прожил долго, и ваши шансы стать долгожителем увеличиваются». Ученым удалось найти несколько участков в геноме, ассоциированных с долгожительством, а также участков, ассоциированных с ранней смертью. Найдены хорошие и плохие генетические вариации (однонуклеотидные замены, SNP). Наиболее изучен в этом плане ген APOE – его полиморфизм в сильной степени связан с долгожительством или ранней смертью.

«Мы изучали группу 100-летних долгожителей в Италии, — сказал Клаудио Франческо «Газете.Ru».

– Оказалось, что долгожители либо вообще не имеют генетических вариантов предрасположенности к возрастным болезням, либо они компенсируются у них защитными генами.

Наша цель состоит в том, чтобы идентифицировать эти защитные гены основных заболеваний, связанных с возрастом». В то же время, подчеркнул Франческо, можно свести на нет влияние «хороших» генов неправильным образом жизни – плохое питание, алкоголь, курение.

По данным, которые получил в своем исследовании Нир Бразилай, профессор Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна, и его коллеги, IGF-сигнальный путь был изменен у значительной доли 100-летних долгожителей – евреев ашкенази. С долгожительством ассоциирована меньшая активность этого биохимического пути.

Еще об одном примере изучения долгожителя — 115-летней женщины из Нидерландов — «Газета.Ru» рассказывала накануне.

Наши микробные сожители

Ключи к старению могут находиться не только в ядерном геноме, но и в митохондриальном геноме, а также в «метагеноме». Последнее понятие означает совокупный геном человека и его микробиоты. Если взять геном всех живущих в человеке бактерий, то по числу генов он намного превышает человеческий. Получается, что человека можно рассматривать как своеобразный метаорганизм. Роль наших микробных сожителей в последнее десятилетие все больше и больше растет в глазах ученых. На них возлагают ответственность за множество заболеваний — от диабета до аутизма. Исследования Франческо демонстрируют роль микробиоты в старении. Когда ученые сравнили метагеном группы обычных людей и группы долгожителей, выяснилось, что

долгожители отличаются по разнообразию бактерий в составе кишечной микрофлоры.

Специалисты думают, что если научиться правильным образом воздействовать на микробиоту, можно с ее помощью увеличить продолжительность жизни. Один из самых простых способом воздействия на микробиоту — это питание. Сейчас Клаудио Франческо начинает исследование на большой когорте испытуемых по влиянию на организм средиземноморской диеты.

Клаудио Франческо развивает взгляд на старение как на общий воспалительный процесс, охватывающий весь организм. Соответственно, те средства, которые замедляют старение и продлевают жизнь, уменьшают этот воспалительный процесс. «Правильная» микробиота, обнаруженная у долгожителей, также противостоит общему воспалению.

Анатолий Яшин, работающий в Университете Дьюка в Дареме, рассказывает «Газете.Ru», как можно объяснить увеличение продолжительности жизни, которое произошло у людей за последние 150 лет: «Насколько я понимаю, генетическая структура популяции в тех странах, где нет сильной миграции, изменилась незначительно. Но изменились окружающие условия. Они смогли активировать некоторые гены, которые раньше не были активированы. На изменение условий, хотя бы на изменение питания, организмы реагируют, меняя экспрессию генов. Другие гены (кроме основных) оказываются включены в энергенетический обмен».

Программа или не программа?

Как часто случается при обсуждении какой-то глобальной проблемы, трудно бывает договориться о том, а что это, собственно, такое. Что есть старение? Существует масса теорий на этот счет, определяющих, какие процессы портятся в организме с возрастом и что является ключевым звеном. На более обобщенном уровне обсуждается, запрограммированный это процесс или случайный.

Несмотря на его видимую закономерность, его нельзя назвать запрограммированным, считают специалисты, поскольку любая программа записана в генах.

Все наше развитие, от яйцеклетки до взрослого человека, в генах записано. А старение — нет, не существует «генов старения».

Значит, это накопление случайных событий, случайных поломок? Большинство ученых сегодня придерживаются компромиссной точки зрения, называя старение «квазизапрограммированным» процессом. А поскольку поломки в клетках случаются постоянно и успешно ремонтируются, по всеобщему мнению,

суть старения не в самих поломках, а в том, что хуже идет ремонт.

Теорий старения много, и все специалисты, занимающиеся этой проблемой, чувствуют необходимость интегрального подхода, необходимость общей концепции, которая бы объединяла разные теории. Эти вопросы участники конференции обсуждали на «круглом столе». Наиболее общую концепцию представил Роберт Шмуклер Рис, которому удалось рекордно продлить жизнь живого организма – червя нематоды – в 10 раз. Его концепция включает несколько взаимосвязанных процессов на разных уровнях, от клетки до организма.

Это повреждения ДНК, разрегуляция работы митохондрий, воспаление, окислительный стресс, нарушение нормальной конфигурации белков, эпигенетические нарушения (изменение в метилировании генов).

Главный же посыл, который участники конференции пытаются донести до общества, политиков и властей, состоит в том, что старение — это болезнь. Старение – это основной риск возрастных заболеваний: от болезни Альцгеймера до рака. Эти тезисы содержатся и в письме от участников конференции генеральному директору ВОЗ Маргарет Чен. Ученые и медики рекомендуют ВОЗ собирать и интегрировать данные по возрастным болезням как отдельной категории заболеваний и направлять специальные усилия по борьбе с ними, что приведет к оздоровлению общества.

http://www.gazeta.ru/science/2014/04/28_a_5999025.shtml

 Известный генетик Крейг Вентер рассказал о пересылке вакцин по электронной почте

Крейг Вентер верит в то, что на Марсе есть жизнь, и предложил способ ее изучения

Фотография: guim.co.uk

24.10.2012, 15:11 | Владимир Покровский

Известный генетик Крейг Вентер рассказал о создании «телепортера» — конвертера, способного переводить биологическую информацию в цифровую, а также устройства, превращающего эту информацию в живую молекулу, и предложил отправить это устройство на Марс.

Крейг Вентер, генетик, первым прочитавший геном человека, обогнав при этом громадный международный консорциум, а два года назад синтезировавший бактерию с искусственной ДНК, снова удивил мир. Выступая на прошлой неделе в Нью-Йорке с докладом на конференции Wired Health, он шокировал собравшихся предложением послать на Марс секвенирующую машину. Вентер верит в то, что на Марсе есть жизнь, и в то, что эта жизнь обязательно будет найдена. Он предлагает секвенировать геном марсианской бактерии, когда ее обнаружат, послать ее цифровую копию на Землю, а здесь воссоздать ее с помощью 3D-принтера.

Многим из собравшихся показалось, что это немножко слишком даже для Вентера, но, поскольку для этого человека слова «слишком», похоже, не существует, только и остается ждать, когда на Марсе найдут бактерию.

Марсианский прожект «геномного колдуна» несколько заслонил собой идею, лежащую в его основе, которая, кстати сказать, реализуется, по словам Вентера, уже прямо сейчас.

Он и его коллеги называют эту концепцию «биологической телепортацией». Как заявил генетик, он и его команда в созданном им Институте имени Крейга Вентера работают над созданием «телепортера» — биологического конвертера, способного переводить биологическую информацию в цифровую, а также устройства, превращающего эту информацию в живую молекулу.

«Это 3D-принтер для ДНК, 3D-принтер для жизни, — говорит Вентер. — Это способ переносить белки, вирусы, отдельные человеческие клетки со скоростью света. Мы нашли способ оцифровать биологический объект, послать его в нужное место, а там реконструировать заново».

Возможно, идея биологической телепортации пришла к нему в 2009 году во время вспышки свиного гриппа в Мехико-Сити. Его команда пыталась создать вакцину против вируса H1N1, но потеряла много времени, поскольку власти запретили тогда посылку вируса из города.

«Если бы мы могли тогда оцифровать вирус, — говорит Вентер, — мы могли бы послать его куда угодно простой электронной почтой».

В идеале процедура биологической телепортации выглядит просто: телепортер оцифровывает, скажем, вакцину, пересылает ее цифровую копию по электронной почте, а там эту информацию закладывают в биопринтер, на выходе которого снова вакцина. Даже сегодня, не имея на руках биопринтера, можно с помощью этой процедуры существенно ускорить процесс создания вакцины и таким образом сохранить множество жизней.

У идеи много противников, выдвигающих два серьезных возражения.

Первое — пересылать можно не только лекарства, но и смертоносные вирусы, например, вирус лихорадки Эбола, поэтому нужны особые меры предосторожности и защиты от смертельного спама. Во-вторых, белок, вирус или другой биообъект в цифровом виде чрезвычайно хрупки: лишняя или случайно выпавшая единичка в цепочке цифр может привести к тому, что, будучи перепечатан на биопринтере после пересылки, он уже не будет функционировать.

Но даже противники признают, что биологическая телепортация способна кардинально изменить современную медицину.

Конечно, вряд ли Вентер получит за какое-то из своих открытий Нобелевскую премию. Однажды, щелкнув мировое научное сообщество по носу, он сумел заслужить со стороны коллег гигантское уважение, но, тем не менее, это прежний «анфан террибль», а таким медалей не выдают.

Если у человека случается минута всемирной славы, то он знает, что больше таких минут в его жизни не будет. Вентер же эти моменты словно коллекционирует.

Ветеран войны во Вьетнаме (он там был медиком), затем студент на грани отчисления, плейбой, любитель виндсерфинга, затем вдруг генетик, которому отказывают в финансировании для участия в программе «Геном человека». После пары безуспешных попыток получить грант он плюет на всякую государственную поддержку и становится генетиком, «который бродит сам по себе». Став таким бродячим генетиком, что само по себе феномен в современном научном мире, он быстро находит инвесторов, проводит несколько блестящих исследований, основывает компанию «Селера» и бросает перчатку фактически всему этому миру со словами «Я первым расшифрую геном человека!».

Свое обещание он выполнил.

Дальше начинаются скандалы. Сначала скандал со всем миром, когда он не желает отдавать свое открытие даром (ведь затрачены деньги!), потом скандал с собственной компанией. Разругавшись с собственным директоратом (что-то там не очень внятное вокруг генома мыши), он покидает «Селеру», и о ней больше никто не слышит.

Казалось бы, и Вентера ждет та же судьба: Крейг сделал свое дело — Крейг может уйти. Не тут-то было. Он организует свой собственный институт, который тут же начинает будоражить мир результатами своих генетических изысканий. Сначала эти результаты не идут ни в какое сравнение с расшифровкой человеческого генома (так, он расшифровал геном собственного пса), затем они становятся посерьезнее и заканчиваются созданием бактерии с искусственно созданной ДНК.

Теперь Вентер снова удивил коллег. Но, похоже, они удивились бы куда больше, если бы он перестал это делать.

http://www.gazeta.ru/science/2012/10/24_a_4822989.shtml

Долголетие из Сыктывкара, финансы из Гонконга

Фотография: ИТАР-ТАСС

24.04.2014, 07:30 | Надежда Маркина

Российские биологи пока еще не могут продлить жизнь человека до 150 лет, вопреки сообщениям некоторых СМИ, но, как разобрался отдел науки «Газеты.Ru», их разработка заслуживает внимания. Хотя бы потому, что они предложили способ поиска лекарств, которые могут замедлить старение.

В первоначальной новости одного из российских агентств, которая уже претерпела изменения, сообщалось, что разработки биологов из Сыктывкара и МФТИ помогут продлить жизнь человека до 150 лет и что две биомедицинские компании в США и Гонконге получили от международного венчурного фонда $18 млн на продолжение исследований. В первой версии новости ситуация с текущими научными достижениями этой группы ученых и формат их дальнейшего финансирования были описаны слишком обтекаемо, что вызвало недоумение в научном сообществе. «Газета.Ru» в беседе с российскими учеными решила разобраться, в чем состоит суть их разработок, какова история финансирования и почему возникло недопонимание.

Новостным поводом послужило сообщение о том, что венчурный фонд Deep Knowledge Ventures, базирующийся в Гонконге, в середине апреля 2014 года инвестировал в две компании — InSilico Medicine (США) и Pathway Pharmaceuticals (Гонконг), которые занимаются коммерциализацией результатов исследований в области старения международной группы ученых, в которую входят и российские специалисты.

«Что касается финансирования $18 млн — это совершенно не так», — сказал «Газете.Ru» Алексей Москалев, руководитель лаборатории молекулярной радиобиологии и геронтологии Института биологии Коми научного центра РАН.

Представители фонда подчеркивают, что инвестиции были сделаны в компании, а не выданы в виде грантов конкретным ученым. Финансирование будет проходить в несколько этапов, а точная сумма, которую планируют выделить на каждом этапе, не разглашается.

О каких разработках идет речь, «Газете.Ru» объяснил Александр Жаворонков, адьюнкт-профессор МФТИ.

«Все эти разработки вышли из многолетнего изучения раковых опухолей. Группа Антона Буздина разработала очень интересный программный продукт — OncoFinder, компьютерную технологию, которая позволяет подбирать таргетные препараты определенным пациентам (соответствующая работа опубликована в журнале Frontiers on Genetics). У пациента берут биопсию опухоли или парафиновый блок и смотрят экспрессию генов. Данные экспрессии генов загружаются в OncoFinder, далее они автоматически раскладываются по биохимическим сигнальным путям (сигнальный путь — это последовательность молекул, которые передают информацию от рецептора внутрь клетки. — «Газета.Ru»), которые тем или иным способом вовлечены в процессы, связанные с развитием опухоли».

Алгоритм анализирует профиль активации сигнальных путей и оценивает, как действует каждый из возможных химиотерапевтических препаратов. Препарат может либо приблизить биохимию раковой клетки к норме, либо увести раковую клетку в апоптоз (клеточная смерть). По этим результатам строится рейтинг таргетных препаратов под определенного пациента. Двум разным пациентам с раком, скажем, почки или мочевого пузыря, может быть, нужна совершенно разная программа лечения».

«Это то, что касается персонализированной медицины при лечении рака.

Для поиска веществ, замедляющих старение, — геропротекторов, мы эту систему довольно сильно модифицировали и привлекли, пожалуй, самого продуктивного генетика в области старения в России, а может быть и в мире, Алексея Москалева. Алексей создал базы сигнальных путей и базу данных наиболее перспективных препаратов, а также скоординировал процесс разработки программного продукта, — продолжает Жаворонков. — Этому посвящена статья в журнале Frontiers in Genetics. В этом случае мы смотрим на активацию тех сигнальных путей, которые обычно вовлечены в старение и в увеличение продолжительности жизни различных модельных организмов: мух, червей, мышей и т.д. Технология показывает, как стимулировать профиль активации сигнальных путей в старых клетках так, чтобы он был похож на профиль активации сигнальных путей молодых клеток. И на этой системе мы можем оценивать действие потенциальных геропротекторов».

Коммерциализацией разработок Александра Жаворонкова, Антона Буздина и Алексея Москалева занимаются две биомедицинские компании: InSilico Medicine Inc. и Pathway Pharmaceuticals. Pathway Pharmaceuticals — это компания персонализированной медицины, которая собирается использовать программный продукт OncoFINDER для подбора таргетной терапии онкологическим пациентам. 3 апреля 2014 года она объявила о запуске проекта по персональной терапии рака (Personalized Cancer Treatment Service), основным инструментом которой является OncoFINDER.

Фирма InSilico Medicine специализируется на drug discoveries, то есть открытии новых лекарств, и планирует использовать в своей работе базу данных, накопленных при создании OncoFINDER.

Обе компании собираются работать не только с антираковыми препаратами, но и с потенциальными геропротекторами — препаратами, замедляющими старение и продлевающими жизнь.

15 апреля 2014 года фонд Deep Knowledge Ventures объявил о финансировании обеих фирм — и Pathway Pharmaceuticals, и InSilico Medicine, о чем можно прочитать в пресс-релизе фонда. Цель инвестиций — развитие персонализированной медицины и технологий увеличения продолжительности жизни.

«Инвестиций первого этапа хватило, чтобы нанять несколько сотрудников в США и Китае и поддержать исследования в России», — сказал Жаворонков «Газете.Ru».

Недавно две другие компании объявили о том, что также будут использовать данные генетической диагностики для борьбы со старением. Одна из них называется Google Сalico, а другая — Human Longevity Inc., основанная Крейгом Вентером, который первым прочитал геном человека.

«Я хорошо знаю ученых, которые работают в этих компаниях, а также тех, кого они сейчас нанимают на работу.

Мне кажется, то, что было сделано нашим коллективом, — гораздо более продвинутая и понятная технология, чем та, которую хотят запустить наши конкуренты.

Кроме того, у нас есть серьезные научные статьи на эту тему, а эти компании находятся в самом начале пути, хотя и делают что-то похожее», — рассказывает Жаворонков.

Версию того, как возникло недопонимание по поводу финансирования, «Газете.Ru» представил еще один российский участник исследований Андрей Гаража, руководитель проектов Центра биогеронтологии и регенеративной медицины. «Венчурный фонд действительно инвестировал в две компании в США и Гонконге. Был опубликован международный пресс-релиз на тему того, что Deep Knowledge Ventures выделяет средства с целью развития персонализированной медицины и поиска новых геропротекторов, — сказал Гаража. — Видимо, некоторые российские журналисты объединили этот и несколько других пресс-релизов в один, добавив информацию про нашу статью во Frontiers in Genetics. А поскольку последний автор статьи, Алексей Москалев, родом из Сыктывкара, то в региональном отделе СМИ, сообщившего новость первым, особенно подчеркнули этот факт. Однако гонконгский фонд проинвестировал в две западные компании, а не выделял гранты конкретным ученым. К счастью, все недоразумения уже были устранены».

Александр Жаворонков также рассказал подробнее о венчурном фонде, чьи инвестиции вызвали такой интерес в российской прессе. «Deep Knowledge Ventures появился благодаря одному из бизнесменов с российскими корнями из мира финансов, который сначала заинтересовался концепцией персонализированной науки, достаточно детально изучил тематику, ошибки и недоработки других инвесторов, разработал систему оценки инвестиционных проектов и создал массивную базу данных биомедицинских компаний.

Он решил инвестировать достаточно крупную сумму в различные проекты и совместно со своими коллегами создал венчурный фонд в Гонконге.

Я не имею представления о точном объеме финансирования, но то, что он прочитал мою книгу на английском языке, прошел курс лекций по биотехнологиям, привлек несколько западных партнеров к исследованиям в области генетики старения и начал активно популяризировать необходимость поддержки прикладных исследований по увеличению продуктивного долголетия, вызывает у меня уважение. Я считаю, что любой человек, который стремится значительно продлить свою жизнь, должен сначала потратить значительное время на самообразование до того, как принимать какие-либо инвестиционные решения», — подчеркнул Жаворонков.

http://www.gazeta.ru/science/2014/04/24_a_6003333.shtml