1. ВОСПОЛНЕНИЕ ПОТЕРИ КЛЕТОК
ПРОБЛЕМА:
- Исчезновение клеток, не сопровождающееся появлением новых, происходит в наиболее важных органах, таких как сердце, мозг, мышцы. Иногда образующиеся промежутки заполняются за счет укрупнения клеток, или фиброзным бесклеточным материалом, либо ткань просто сжимается.
РЕШЕНИЕ:
- Первый способ - "естественное" стимулирование деления клеток. Типичный пример - физические упражнения, которые ведут к увеличению мышечной массы. Второй - искусственное введение (к примеру, с помощью инъекций) факторов роста, которые стимулируют деление клеток. Этот метод хорошо действует в мышцах и может оказаться эффективным для вилочковой железы, играющей важную роль в иммунной системе. К сожалению, возможности применения этих методов ограниченны, поскольку в нашем организме существует противораковая система, препятствующая чрезмерному делению клеток. Будущее за модифицированными стволовыми клетками, которые смогут делиться вечно.
2. ИСКЛЮЧЕНИЕ ХРОМОСОМНЫХ МУТАЦИЙ
ПРОБЛЕМА:
- По мере старения организма в хромосомах накапливаются повреждения. Самое неприятное их последствие - рак, то есть бесконтрольное размножение клеток.
РЕШЕНИЕ:
- Проще предотвратить хромосомные мутации, а не исправлять их. К примеру, не допустить удлинения теломер (кончиков хромосом), которое позволяет раковым клеткам бесконтрольно размножаться, устранив из всех клеток, которые могут делиться, гены синтеза теломеразы и ALT-гены (альтернативный механизм удлинения теломер). Данная методика уже опробуется.
3. ИСКЛЮЧЕНИЕ МУТАЦИЙ В МИТОХОНДРИЯХ
ПРОБЛЕМА:
- Митохондрия - внутриклеточная энергетическая станция. В отличие от любой другой части клетки, она синтезирует собственный белок. Если митохондрии перестают функционировать в результате мутаций, это неизбежно приводит к гибели клеток.
РЕШЕНИЕ:
- Митохондрии очень сложны: в них содержится около 1000 различных белков, каждый из которых кодируется своим геном. Но почти все эти гены находятся в клеточном ядре. Только 13 составляющих митохондрию белков кодируются ее собственной ДНК. Достаточно сделать копии этих 13 генов и внедрить их в хромосомы ядра. В последние годы ученые достигли существенных успехов. Французским биологам в опытах на животных удалось перенести 3 из 13 генов митохондрий в ядерную ДНК.
4. ИЗБАВЛЕНИЕ ОТ НЕНУЖНЫХ КЛЕТОК
ПРОБЛЕМА:
- Существуют три класса клеток, накапливающихся в стареющем организме.
Жировые клетки имеют тенденцию расти или замещать мышечную массу, которую мы теряем с возрастом. Интересно, что самый заметный жир - подкожный - относительно безвреден, за исключением случаев патологической тучности, при которой общий вес жира и нагрузка на сердце представляют угрозу для жизни. Гораздо опаснее "висцеральный" жир, то есть жир в брюшной полости. Он снижает чувствительность наших мышц и клеток к сигналам, необходимым для усвоения сахара из крови, что приводит к диабету второго типа.
Стареющие клетки накапливаются в суставных хрящах, но могут присутствовать и в других местах. Но и эти меньшие скопления могут быть весьма токсичны. Они не способны делиться в нужное время и выделяют ненормально большое количество некоторых белков.
Сложнее всего ситуация с иммунными клетками. С возрастом в них повреждается ДНК и останавливается дальнейшее размножение. Казалось бы, самое разумное для клетки - умереть. Но это могло бы заставить другие аналогичные клетки продолжить деление, что вело бы к новым повреждениям ДНК. Поэтому для организма более выгодно сохранять свои клетки, занимающие определенное жизненное пространство, даже если они не справляются со своими функциями.
РЕШЕНИЕ:
- Избавиться от ненужных жировых и стареющих клеток достаточно просто. Можно ввести в организм препарат, который заставит их "покончить жизнь самоубийством", но не затронет другие клетки. Можно стимулировать адресный иммунный ответ для уничтожения ненужных клеток. И в том и в другом случае используются специфические молекулы на поверхности клеток. Что касается ненужных иммунных клеток, то эта проблема, возможно, будет решена после появления антираковой терапии, позволяющей предотвратить хромосомные мутации.
5. ИЗБАВЛЕНИЕ ОТ ВНЕКЛЕТОЧНЫХ ПЕРЕКРЕСТНЫХ СВЯЗЕЙ
ПРОБЛЕМА:
- Все белки внутри наших клеток регулярно разрушаются и воссоздаются, что и поддерживает их в неповрежденном состоянии. Однако некоторые из белков за пределами клеток образуются на ранних этапах жизни и потом не возобновляются. Другие, наоборот, возобновляются, но крайне медленно. Эти белки-долгожители подвержены химическим реакциям во внеклеточном пространстве. К счастью, функция, которую выполняют такие белки, обычно весьма проста. Скажем, они обеспечивают стенкам артерий эластичность, глазному хрусталику - прозрачность, высокую растяжимость - связкам. Поначалу случайные связи с другими молекулами почти не влияют на эти функции. Однако со временем образуются перекрестные связи. Белки, которые могли свободно скользить относительно друг друга, "сшиваются". В результате теряется эластичность тканей. Особенно это опасно для артериальной стенки, потому что потеря ее эластичности становится причиной повышенного кровяного давления.
РЕШЕНИЕ:
- Теоретически возможно создать химикаты, разрушающие перекрестные связи, но не затрагивающие полезные химические структуры организма. Несколько лет тому назад группа американских химиков обнаружила молекулу, существенно понижающую кровяное давление. В настоящее время она тестируется на многих животных, а также на людях.
6. ОЧИСТКА ОТ ВНЕКЛЕТОЧНОГО МУСОРА
ПРОБЛЕМА:
- Внеклеточные шлаки - это скопление материала, не выполняющего какой-либо функции. В идеале они должны были бы уничтожаться, но обладают огромной сопротивляемостью к разрушению.
Первый вид шлаков - это ядра сформировавшихся атеросклеротических бляшек. Макрофаги постоянно атакуют их, поедая частички ядра бляшки. Вот только расщепить поглощенный материал они не могут. Из-за этого макрофаги в конце концов погибают и сами становятся внеклеточным мусором.
Второй вид шлаков - амилоидный белок. В мозге страдающих болезнью Альцгеймера он образует бляшки. Такой же процесс, но более медленный протекает в мозге каждого человека при старении или заболеваниях, связанных с возрастом. Самое известное из них - островковые амилоидные бляшки при диабете второго типа.
РЕШЕНИЕ:
- Первое - усилить деструктурирующий аппарат внутри клетки. Уже создана вакцина, стимулирующая иммунную систему на поглощение шлаков. Однако начальные клинические испытания пришлось прекратить из-за отрицательных побочных явлений. В настоящее время продолжается работа по ее усовершенствованию.
Второе - использование пептидов (коротких белков), проникающих в бляшку и подрывающих ее структурную целостность.
7. ОЧИСТКА ОТ ВНУТРИКЛЕТОЧНОГО МУСОРА
ПРОБЛЕМА:
- Существует много причин, из-за которых клетки расщепляют большие молекулы и структуры на составные компоненты. Одна из основных - модифицированность химических соединений и их неспособность выполнять свои функции. Порой такие соединения имеют настолько необычную структуру, что с ними не справляется ни один из деструктурирующих аппаратов клетки. Подобные изменения весьма редки, но с течением времени они накапливаются в лизосомах. Это не имеет значения, если клетки продолжают регулярно делиться, поскольку деление понижает концентрацию шлаков. Однако неделящиеся клетки постепенно наполняются шлаками различного типа. От этого страдают клетки сердца, глазного дна, некоторые нервные клетки и более всего запертые в артериальной стенке лейкоциты.
РЕШЕНИЕ:
- Самый перспективный путь - позволить клеткам расщеплять внутриклеточный мусор на месте, чтобы он не накапливался. Этого можно добиться за счет привнесения в клетки дополнительных ферментов, способных разрушать шлаки. Естественное место поиска таких ферментов - почвенные бактерии и грибки. Предварительная работа в этом направлении уже проведена в Кембридже.
В чем-то эта методика схожа с заменой естественных ферментов у людей, страдающих их врожденной недостаточностью. Эта процедура проводится уже в наши дни. К примеру, при болезни Гаучера, когда самым эффективным лечением является замена гена.
Можно решить задачу очистки клеток от мусора и без использования методов генной терапии, внедрив микробный ген в макрофаги, то есть особые лейкоциты, которые продуцируются в костном мозге.
Елена Журавлева,
шеф-редактор "МН-наука"
Автор благодарит за помощь в подготовке материала фонд "Наука за продление жизни", Российское агентство научных новостей "Информнаука" и фонд Дмитрия Зимина "Династия".
