08.04.2015

 

Ученые из японского Университета Дзюнтэндо с помощью генной терапии смогли частично восстановить слух мыши с врожденной глухотой. О результатах исследования  сообщили японские СМИ.

В ходе эксперимента биологи пересадили мышам ген Gjb2, мутация которого приводит к врожденной глухоте. В дальнейшем у подопытных грызунов родилось потомство с данной патологией.

Для исцеления одного из новорожденных мышат исследователи прибегли к генной терапии. С ее помощью они воздействовали на ухо грызуна, в результате чего им удалось частично восстановить слух у подопытного животного. Подвергшееся лечению ухо смогло улавливать звук громкостью 70 децибел (по уровню громкости соответствует шуму на улице), в то время как другое ухо не слышало звуки даже громкостью более 90 децибел.

В дальнейшем ученые планируют изучить возможность применения этого метода лечения на людях.

Согласно данным, в Японии около 30 тысяч человек страдают врожденной глухотой, вызванной мутацией гена Gjb2, пишет ТАСС.

http://www.rg.ru/2015/04/08/sluh-site-anons.html

06.05.2015

Исследователи из МГУ уточнили механизмы, связанные с развитием ишемической болезни.

Развивающиеся клетки мозга крысы (красный цвет) в окружении кислород-чувствительных фосфоресцентных наночастиц (синий и зеленый цвета). Градации между синим и зеленым цветами сообщают о концентрации кислорода в культуре клеток мозга в реальном времени

 

Уточнить механизмы ишемии, характерные для инфаркта, смогли российские ученые из МГУ вместе с коллегами из Ирландии.

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, сердечно-сосудистые заболевания являются основной причиной смерти во всем мире. При этом большинство смертей связаны с инсультами и ишемической болезнью сердца. Кроме того, президент России Владимир Путин предложил объявить 2015 год Национальным годом борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями, ведь в России более 56% смертей связано с болезнями системы кровообращения, и потому предложение президента смотрится вполне рациональным и своевременным.

Группа исследователей из МГУ, а также их ирландских коллег из Университета Корка (University College Cork) изучила ранний ответ клеток на ишемию — снижение кровоснабжения, приводящее к гибели клетки. Результаты опубликованы в научном журнале Genome Biology, импакт-фактор которого равен 10,5.

Авторы работы: старший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского МГУ Дмитрий Андреев и доктор химических наук профессор Иван Шатский — рассказали о полученных результатах.

Исследование стало возможным благодаря развитию методов глубокого секвенирования (Next Generation sequencing), которое произвело настоящий переворот в науках о жизни. В частности, учеными использовался метод рибосомного профайлинга. За синтез белка в клетке отвечают рибосомы — огромные макромолекулярные машины, способные считывать информацию, закодированную в матричных РНК, и по полученной инструкции синтезировать белки. В каждый момент времени в клетке тысячи рибосом синтезируют различные белки, причем именно те, которые необходимы клетке в данный момент. При изменении внешних условий, например при стрессовом воздействии на клетку, рибосомы способны быстро переключиться на другие матричные РНК и начать синтезировать белки, необходимые для адаптации клетки к стрессу.

Благодаря рибосомному профайлингу можно получить «мгновенный снимок» всего белкового синтеза в клетке в заданный момент времени.

«Мы решили использовать данный метод для изучения изменений в экспрессии генов клеток млекопитающих при удалении кислорода и глюкозы, — рассказал Дмитрий Андреев. — Данное воздействие является модельным для изучения ишемии, ведь при нарушении кровообращения клетки мгновенно лишаются и кислорода, и питательных веществ».

Длительное воздействие ишемии всегда приводит к необратимым повреждениям тканей в области поврежденного сосуда и как следствие — к клеточной смерти. Однако в течение короткого времени после стресса клетки еще жизнеспособны, их еще можно спасти и избежать разрушительного воздействия ишемии. Именно поэтому понимание процессов, протекающих в клетке в первые часы или даже минуты после ишемии, может иметь очень важное фундаментальное и прикладное значение.

В ходе исследования ученые изучили ранний ответ на ишемию в течение первого часа после стресса.

Оказалось, что уже через 20 минут после стресса начинаются значительные изменения в синтезе определенных белков, эти изменения в дальнейшем только нарастают.

Очень интересно, что сильнее всего меняется синтез белков, вовлеченных в дыхательную цепь митохондрий: по всей видимости, клетка пытается резко адаптироваться к новым условиям и переключиться на «альтернативные» источники энергии, чтобы избежать гибели.

Главной парадигмой регуляции дыхания в клетке является сигнальный путь транскрипционных факторов семейства HIF (Hypoxia Inducible Factor). Этот транскрипционный фактор активирует экспрессию ряда генов, отвечающих, например, за транспорт глюкозы или за образование новых кровеносных сосудов. В нормальных условиях, когда кислорода в клетке достаточно, специальные ферменты пролил-гидроксилазы постоянно модифицируют регуляторную субъединицу HIF, отправляя ее на уничтожение, таким образом HIF остается выключенным. Как только уровень кислорода в клетке падает ниже порогового значения, пролил-гидроксилазы, которым для активности нужен кислород, выключаются, HIF стабилизируется и начинает работать. Сигнальный путь HIF очень важен еще и потому, что его активность нужна для выживания множества раковых опухолей (многие опухолевые клетки из-за дефектов в кровоснабжении сталкиваются с хронической нехваткой кислорода, и им для выживания приходится адаптироваться к условиям гипоксии), поэтому HIF является очень перспективной мишенью для противораковой терапии. Чтобы оценить интерес научного сообщества к этому транскрипционному фактору, можно отметить тот факт, что с момента его открытия в 1995 году по данной тематике было выпущено более 12 тыс. научных публикаций, если применить поиск по ключевому слову в базе данных PubMed.

Одним из главных выводов работы является то, что те изменения, которые мы наблюдаем, предшествуют ответу транскрипционных факторов HIF и не перекрываются с ними. Более того, обнаруженные российскими исследователями и их коллегами новые пути регуляции могут напрямую влиять на сигнальный путь HIF: так, один из наиболее ярких случаев регуляции, обнаруженный нами, — повышение синтеза белка UBE2S, напрямую вовлеченного в процесс деградации HIF.

Таким образом, существует более ранняя система регуляции, про которую никто раньше не знал. До разработки метода рибосомного профайлинга просто не существовало подходов, которые могли бы достоверно детектировать такие ранние изменения. «У нас есть множество планов, как развивать данную тематику, однако в данный момент мы не хотели бы ими делиться: в этой области исследований сейчас очень серьезная конкуренция, в том числе со стороны ученых из ведущих мировых исследовательских центров. Нужно отметить очень большой вклад всех членов коллектива в данную работу, мы надеемся на продолжение коллаборации с нашими коллегами», — резюмировал Дмитрий Андреев.

http://www.gazeta.ru/science/2015/05/06_a_6668113.shtml

Очень важно есть, отдыхать и трудиться

19.12.2014

Если мы бросим все вредные привычки, то проживем в среднем 86 лет. Биолог Алексей Москалев рассказывает «Газете.Ru» о том, почему с точки зрения науки здоровое питание, физическая активность и избегание стрессов продлевают жизнь, а также о том, нужно ли нам лекарство от старости.

Алексей Москалев

доктор биол. наук, заведующий лабораторией молекулярной радиобиологии и геронтологии Института биологии Коми УроРАН, заведующий лабораторией продолжительности жизни и старения МФТИ

— Только что вышла статья в журнале PLOS Genetics про ваши совместные исследования с американским Институтом старения Бака. В статье говорится о неожиданных эффектах известного лекарственного препарата на старение и продолжительность жизни. Что вы можете сказать об этих результатах? И не пора ли бежать в аптеку за средством от старости?

— Известный нестероидный противовоспалительный препарат (НСПВП), как оказалось, может являться геропротектором — продлевать жизнь и увеличивать устойчивость к стрессу модельных животных. Одновременно с этим эффектом был открыт новый механизм его действия — он подавляет проникновение в клетку ароматической аминокислоты триптофана, продукты метаболизма которой при избытке обладают мутагенными свойствами и ускоряют старение организма. Изучение действия НСПВП на продолжительность жизни дрозофил сразу в нескольких концентрациях было выполнено в лаборатории молекулярной радиобиологии и геронтологии в Институте биологии Коми НЦ УрО РАН в Сыктывкаре. Исследования, подтверждающие эволюционную консервативность эффектов данного препарата на нематодах, были проведены в Институте старения Бака в Калифорнии.

 Для того чтобы утверждать, является ли данный препарат геропротектором и для человека, необходимы дальнейшие исследования. Тем более что, как и у любого НСПВП, у данного препарата есть побочные эффекты.

— В книге, о которой мы говорили в первой части интервью, вы убедительно показываете, что здоровое питание — один из самых простых способов отодвинуть старение. Как с научной точки зрения объясняется связь между ограничением калорий и продолжительностью жизни?

— Здоровое питание способно существенно замедлить старение, особенно если начать его придерживаться как можно раньше. Но вот способно ли оно радикально отсрочить старение и смерть человека? Вероятнее всего, нет.

На мой взгляд, в своей книге я на примерах показал, что замедление старения при правильном питании связано не с ограничением калорийности пищи как таковым, а с тем составом веществ, которые поступают с нашей пищей. Избытки метионина, галактозы, фруктозы, фосфора, железа, меди, полиненасыщенных жирных кислот, которые считаются вполне допустимыми, таковыми не являются и ускоряют процессы старения. Избыток метионина стимулирует киназу mTOR, железо и медь ускоряют карбонилирование белков и ингибируют митофагию, избыток моносахаров неферментативно гликозилирует белки, а продукты перекисного окисления жиров вызывают мутации в ДНК. Но надо понимать, что умеренные количества данных нутриентов крайне необходимы для осуществления важных физиологических функций.

Как ни банально, но долголетие определяет прежде всего правильный баланс, а избыток, как и недостаток, ему вредят.

— Про физическую активность. Можно ли описать механизм, как на уровне физиологии и биохимии физическая активность замедляет старение?

— Физические упражнения, с одной стороны, уменьшают объем жировой ткани и связанные с ней негативные эффекты. С другой стороны, в растущих мышечных волокнах увеличивается количество инсулиновых рецепторов и лучше утилизируется глюкоза. Возникающее при изнуряющей физической работе молочнокислое подкисление мышечной ткани повышает скорость утилизации клеткой глюкозы с образованием главной энергетической «валюты» клетки — АТФ.

При физической нагрузке улучшается качество «энергетических станций» клетки — митохондрий. Ежедневная часовая физическая тренировка на выносливость у старых крыс приводила к митоадаптации — увеличению относительного количества митохондрий, их антиоксидантной способности и уровня факторов биогенеза митохондрий. Одновременно происходит активация внутриклеточных путей регуляции метаболизма и стрессоустойчивости.

Интенсивные физические тренировки существенно замедляют процесс утраты с возрастом функции мужских половых желез.

Эндорфины, выделяемые организмом при физической нагрузке, взаимодействуют с рецепторами в мозге, которые уменьшают восприятие боли, улучшают настроение и сон. Регулярная аэробная физическая нагрузка, занятия йогой или гимнастикой тайцзицюань благоприятно сказываются на умственных способностях и замедляют их упадок с возрастом.

— То же — про умственную активность и роль мозга в старении.

— Советский геронтолог В.М. Дильман полагал, что возрастные изменения в головном мозге, влияя на нейроэндокринные процессы во всем теле, являются ключевой причиной старения человека.

Сохранение ясного ума до глубокой старости — залог здорового долголетия.

Регулярная умственная деятельность улучшает мозговое кровообращение, увеличивает количество нейронных связей, способствует нормализации гормонального фона, отсрочивая возникновение болезни Альцгеймера и старческого слабоумия.

— Наконец, стресс. Как сочетается негативная роль сильного хронического стресса и положительная роль умеренного стресса?

— Сильный или продолжительный стресс вызывает повреждения клеток, тканей и органов, перенапрягает и истощает защитные механизмы. Длительное повышение уровней стресс-гормонов кортизола и адреналина приводит к ускоренному старению и износу организма. Кратковременные умеренные стрессы, напротив, вызывают незначительные повреждения, но успевают простимулировать защитные системы клеток и тканей, которые переходят на повышенный уровень защиты и лучше справляются со случайными ошибками метаболизма, обусловливающими старение.

Умеренные кратковременные стресс-воздействия, к которым можно отнести контрастные термальные воздействия, лечебную гипоксию, физическую нагрузку, способствуют долголетию.

— Если простой коррекцией образа жизни можно достичь заметных успехов в здоровье и долголетии, то стоит ли изобретать и применять лекарственные препараты?

— Как показали исследования, даже если мы с вами бросим все вредные привычки, начнем правильно питаться, двигаться, управлять своими эмоциональными стрессами, мы проживем в среднем... 86 лет. Ни о каких 120 годах и речи не идет. Как известно, есть небольшое количество людей, которые благодаря особенностям своих генов живут 90, 100 и даже 122 года. При этом они гораздо реже болеют и сохраняют трудоспособность в среднем до 96 лет. Если мы захотим достичь таких значений, изначально не обладая их генетической предрасположенностью, без биомедицины нам не обойтись. А если помечтать о большем, глядя на такой вид млекопитающего, как гренландский кит, живущий до 211 лет…

— «Таблетка от старости» — мечта или уже реальность? Можно ли применять перечисленные вами уже известные средства? И как быть с рекомендациями врача? Ведь сегодня ни один врач не будет выписывать препарат для замедления старения?

— Без показаний и рекомендаций врача, конечно же, заниматься самолечением небезопасно. Любое лекарство имеет побочные эффекты, которые зачастую могут быть индивидуальными. Каких-либо клинических испытаний геропротекторов, насколько мне известно, не проводилось. В то же время известны некоторые препараты, применяемые при различных патологиях у человека, которые существенно продлевали жизнь модельным животным. Будут ли они давать тот же эффект у человека? Нужны клинические исследования двойным слепым методом. Но здесь я вижу еще две проблемы –

старение не признано болезнью, а значит, такие клинические испытания проводиться вряд ли будут, к тому же мы не можем исследовать продолжительность жизни такого долгоживущего вида, как человек, нам нужен целый комплекс биомаркеров старения, которые позволят судить об эффективности препарата против старения за несколько лет испытаний, а не несколько десятилетий.

— Ваши краткие рекомендации — как отодвинуть старение и прожить подольше? Можно ли достичь этого, не лишая себя удовольствий, в том числе гастрономических и алкогольных? Возможно ли соблюсти баланс между удовольствием и пользой?

--Удовольствие можно получать из любой еды и напитков, особенно если сам ее готовишь. Если говорить о еде… Бобовые, тофу, орехи как повседневный источник белка. Жирная рыба два-три раза в неделю. Периодически — морепродукты, грибы. Сыр, мясо, яйца — по праздникам. Батат, картофель, тушеные овощи на гарнир. Много зеленых овощей. Оливковое масло в качестве заправки. Один-два несладких фрукта в день. В качестве приправ и вместо соли — прованские травы и куркума. Зеленый чай без сахара. Бокал сухого южного красного вина три-четыре раза в неделю. Очень важно есть, отдыхать и трудиться, строго придерживаясь постоянства режима. Пусть вы ложитесь спать поздно, главное — всегда в одно и то же время.

— Ваша книга называется «120 лет жизни — только начало». То есть нынешний предел отодвигается. А можно ли определить, где реальный предел человеческой жизни?
— Пока что стоит констатировать, что современная медицина мало озабочена замедлением нашего старения. В этом случае предел известен — 86 лет в среднем и 122 года по максимуму. Но я придерживаюсь оптимистической точки зрения, согласно которой

прогресс биомедицины позволит радикально продлить активный период жизни человека. В этом случае предел можно будет отодвигать все дальше и дальше, по мере развития технологий.

— Сколько бы хотели прожить вы сами? Получается ли у вас следовать своим рекомендациям и есть ли результат?

— Если вы спросите среднестатистического человека средних лет, хочет ли он радикального продления жизни, он ответит — нет. Но если спросить этого же человека, хочет ли он умереть прямо сейчас, он тоже, скорее всего, ответит — нет. Если здесь и сейчас человек хочет жить, почему он изменит свою точку зрения в будущем, в том случае если благодаря успехам биомедицины удастся перевести человека в режим пренебрежимого старения?

Жизнь — это все, что у нас есть, и утрачивать ее очень бы не хотелось. Из-за загруженного образа жизни, частых командировок и авралов мне редко удается следовать тому образу жизни, который, судя по лабораторным и клиническим исследованиям, способствует замедлению старения.

— Расскажите, пожалуйста, какие исследования вы и ваши сотрудники, в том числе в лаборатории МФТИ, проводите сейчас?

— В настоящий момент у меня две лаборатории — в Институте биологии РАН в Сыктывкаре и в МФТИ в Москве. В первой лаборатории мы исследуем молекулярно-генетические механизмы старения, долгожительства и стрессоустойчивости на модели дрозофилы. Во второй — мы ищем новые геропротекторы и их комбинации на нематодах и на культурах клеток человека. В скором будущем, надеюсь, мы сможем проводить эксперименты с новыми геропротекторами и генной терапией долголетия на модели старых мышей. Но если честно, большую часть времени приходится растрачивать на поиски научного финансирования.

http://www.gazeta.ru/science/2014/12/19_a_6301565.shtml

08.05.2015

Понять, почему у людей есть восприимчивость к различным заболеваниям, и уточнить механизмы генетической изменчивости поможет комплексный генетический атлас человека. Участие в его составлении принимает и исследователь из МГУ.

Исследователи, принимающие участие в проекте GTEx Project (The Genotype-Tissue Expression Project), в рамках которого они занимаются созданием комплексного атласа экспрессии генов человека, опубликовали первые результаты своих исследований в одном из самых престижных научных журналов Science.

Приведенные данные помогут лучше понять механизмы генетической изменчивости, а как следствие, и восприимчивости людей к различным заболеваниям.

В трех статьях представителей GTEx Project, которые явились результатом двухлетней работы, рассказывается, как генетические варианты управляют тем, как и когда «включаются» и «выключаются» гены в разных тканях, а также о том, как они предрасполагают людей к раку, диабету и сердечно-сосудистым заболеваниям. В числе авторов и доцент факультета биоинженерии и биоинформатики Дмитрий Первушин, который также работает в Центре регуляции генома и Университете Помпеу Фабра в Барселоне. Его роль в этом проекте заключалась в нахождении и характеризации микроэкзонов — коротких фрагментов генома, экспрессирующихся преимущественно в мозге.

В статье, одним из авторов которой он является, рассказывается о том, как меняется экспрессия генов в зависимости от органов и тканей. В частности, исследователям удалось установить, что генетическая активность преимущественно отличается в органах и тканях.

При этом у отдельных людей большинство генов экспрессируется схожим образом, а отличия наблюдаются лишь в 5% случаев в зависимости от пола, возраста и этнической принадлежности человека.

Так, половой принадлежностью обусловлена работа более 750 генов, большинство из которых связаны с молочной железой. При этом отличия в генетической экспрессии африканцев и европейцев связаны с кожей. Кроме того, ученые изучили порядка 2 тыс. генов, наличие или отсутствие которых обусловлено возрастом.

В целом они представляют порядка 10% всех генов человека. Среди них имеются и гены, которые связаны с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Наконец, исследователи смогли установить, что, даже если в различных органах и тканях экспрессия одних и тех же генов происходит по-разному, число генов, экспрессирующихся лишь в определенных тканях и органах, довольно мало.

Сам по себе проект GTEx — явление уникальное. Предполагается, что в рамках проекта будут изучены образцы тканей 900 людей, которые перед смертью согласились стать донорами. В качестве образцов для исследований берется порядка 30 фрагментов тканей и органов. При этом ученые анализируют геномную ДНК и экспрессию, то есть РНК.

Исследователи уверены, что чем больше образцов они изучат, тем более точный атлас экспрессии генов человека смогут создать. Например, сравнивая генетические варианты людей с определенным заболеванием с генетическими вариантами тех, кто этим заболеванием не болел, ученые смогут понять, чем обусловлены эти заболевания и предрасположенность к ним.

Предполагается, что в течение 2015 года число доноров проекта станет равно 1 тыс. человек, а ученые получат для исследований порядка 20 тыс. образцов тканей. Подобные масштабы делают проект GTEx уникальным не только в сфере исследований, но и по логистике.

http://www.gazeta.ru/science/2015/05/08_a_6676277.shtml