Учёные разгадали секрет процесса старения

Старение, несомненно, является одним из самых больших человеческих страхов. И многие люди стремятся отсрочить его с помощью различных продуктов или операций. Мировой рынок омолаживающих средств приносит миллионы и миллиарды долларов прибыли. По данным Statista, в 2018 году выручка оценивалась примерно в 50,2 миллиарда долларов. По оценкам, совокупный годовой темп роста достигнет 5,7% до 2023 года.

Это можно объяснить несколькими факторами, в том числе увеличением числа пожилых людей, а также социальным давлением, которое заставляет людей хотеть выглядеть моложе.

– Этот рынок формировался под влиянием постоянно меняющихся потребностей потребителей. С тех пор, как значительная часть клиентов стала разбираться в социальных сетях, повысилась осведомлённость о антивозрастных средствах. А значит, предоставление инновационных и эффективных продуктов и услуг стало императивом для игроков рынка, – говорится в отчёте консалтинговой фирмы Grand View Research.

Вместе с количеством продуктов и услуг растёт и число научных исследований. Недавно биоинженеры и специалисты по молекулярной биологии из Калифорнийского университета в Сан-Диего раскрыли ключевые механизмы, лежащие в основе процессе старения. Они выяснили, что возрастные изменения происходят двумя различными путями, и разработали способ запрограммировать данный процесс на генетическом уровне для увеличения продолжительности жизни.

Эксперты обнаружили, что один и тот же тип клеток может стареть по-разному. По мнению учёных, на это могут влиять различные факторы, имевшие место в первые дни жизни клеток, когда те находились в наиболее восприимчивом состоянии.

– Многим из нас знаком “эффект бабочки” из фильма “Парк Юрского периода”: незначительное событие иногда может привести к радикальным последствиям. Так бывает только в том случае, если это событие происходит, когда система находится в чувствительном состоянии. И наши результаты показывают, что в раннем возрасте клетка действительно находится в таком состоянии, и она может выбрать один из двух путей старения, -– объяснил Metro Нань Хао, старший автор исследования и доцент кафедры молекулярной биологии Калифорнийского университета в Сан-Диего, США.

Учёные также обнаружили, что существует способ управлять процессом старения. В этом им помогло компьютерное моделирование данных процессов. С его помощью исследователи перепрограммировали главную молекулярную схему, тем самым создав новый “путь” старения – с увеличенной продолжительностью жизни.

Пока эти результаты касаются процесса старения клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Тем не менее, учёные не исключают, что когда-нибудь подобный метод может быть применён и к человеческим клеткам.

– Самый главный вопрос – сработает ли такое вмешательство на людях. И есть основания полагать, что ответ вполне может быть положительным, – заявил Хао.

Нань Хао, старший автор исследования и доцент кафедры молекулярной биологии Калифорнийского университета в Сан Диего

Как вы разгадали тайны старения?

– Мы изучали механизм старения почкующихся дрожжей – чемпиона биологических экспериментов, поскольку их ДНК легко изменить. При этом дрожжевые клетки стареют так же, как и человеческие. Мы использовали передовые технологии компьютерной реконструкции, чтобы отследить, как молекулы и компоненты внутри каждой клетки изменяются в режиме реального времени на каждом этапе их жизни по мере приближения к смерти. Исследование позволило нам обнаружить два пути старения и молекулярную схему, которая контролирует процесс.

Расскажите подробнее о процессе старения.

– Мы обнаружили, что клетки с одной и той же ДНК, которые находятся в одних и тех же контролируемых условиях, стареют двумя совершенно разными способами. Примерно половина клеток стареет с постепенным снижением стабильности ядрышка [региона в ядерной ДНК, в котором происходит образование рибосом, служащих для биосинтеза белков – Прим. ред.], в то время как у другой процесс вызван уменьшением их митохондрий – своеобразных фабрик по производству энергии в наших клетках.

Почему клетки стареют по-разному?

– Небольшой сдвиг или колебание может подтолкнуть процесс в том или ином направлении. Такие отклонения могут исходить из внешней среды клетки или же могут быть обусловлены случайностью в процессах, которые контролируют жизненный цикл каждой клетки. Мы работали над устранением внешних сдвигов и обнаружили, что на ранних этапах жизни клетки внутренней случайности было достаточно, чтобы подтолкнуть клетку к различным путям старения.

Результаты исследования говорят о том, что есть способ контролировать процесс старения. Так ли это?

– Мы выявили молекулярные процессы, лежащие в основе двух путей старения, а также установили связь между ними, выявив цепь белков и генов, контролирующих процесс старения клеток. Эта схема аналогична электрическим схемам, которые управляют работой бытовых приборов. С помощью компьютерного анализа мы смогли смоделировать, как она работает, и предсказать, как её изменение повлияет на процесс старения и продолжительность жизни клетки. После этого мы модифицировали ДНК внутри клеток, чтобы перепрограммировать схему, и создали третий путь старения с увеличенной продолжительностью жизни. Фактически, мы наглядно показали, что одновременное изменение факторов, влияющих на оба пути старения, может способствовать появлению нового пути, который характеризуется более длительной и здоровой продолжительностью жизни.

Четыре инновационных способа борьбы со старением

Лекарства

Эксперты из Центра биологии старения Пола Ф. Гленна при Мичиганском университете зарегистрировали четыре различных препарата, которые замедляют старение и способны отсрочить болезни. Действие препаратов было испытано на мышах.

Генная терапия

Компания Libella Gene Therapeutics заявила, что проведёт добровольцам генную терапию, способную обратить вспять процесс старения и омолодить на 20 лет. В основе терапии лежит попытка восстановить длину теломер – концевых участков хромосом, которые становятся меньше с каждым делением клетки и с возрастом.

Антивозрастной белок

В недавнем исследовании учёные из Университетского колледжа Лондона выявили новый омолаживающий белок под названием Gaf1. Они обнаружили, что Gaf1 контролирует белковый метаболизм – процесс, связанный со старением. Исследователи также выяснили, что без этого белка клетки имеют более короткую продолжительность жизни.

Клеточные пути долголетия

Учёные из Биологической лаборатории MDI определили синергетические клеточные пути долголетия, которые увеличивают продолжительность жизни червя-нематода Caenorhabditis elegans в пять раз. Это эквивалентно жизни человека в течение 400 или 500 лет! Нематода широко используется как модельный организм в исследованиях по генетике, нейрофизиологии, биологии развития, вычислительной биологии, поскольку многие его гены совпадают с генами человека.

Даниэль Касильяс
Источник