В бостонских лабораториях старые слепые мыши восстановили зрение, у них развился более умный и молодой мозг, а мышцы и почки стали здоровее. С другой стороны, молодые мыши преждевременно состарились, что привело к разрушительным последствиям почти для каждой ткани в их организме.
Эксперименты показывают, что старение - это обратимый процесс, который можно двигать “вперед и назад по желанию”, - сказал эксперт по борьбе со старением Дэвид Синклер, профессор генетики в Институте Блаватник при Гарвардской медицинской школе и содиректор Центра биологических исследований старения имени Пола Ф. Гленна.
Наши тела хранят резервную копию нашей молодости, которую можно запустить для регенерации, сказал Синклер, старший автор новой статьи, демонстрирующей работу его лаборатории и международных ученых.
Объединенные эксперименты, впервые опубликованные в четверг в журнале Cell, бросают вызов научному убеждению, что старение является результатом генетических мутаций, которые подрывают нашу ДНК, создавая свалку поврежденных клеточных тканей, которые могут привести к ухудшению состояния, болезням и смерти.
“Мы считаем, что это потеря информации — потеря способности клетки считывать свою исходную ДНК, поэтому она забывает, как функционировать — во многом так же, как старый компьютер может разрабатывать поврежденное программное обеспечение. Я называю это информационной теорией старения ”.
Чжэ Хен Янг, научный сотрудник-генетик из лаборатории Синклера, который является соавтором статьи, сказал, что он ожидает, что результаты “изменят наш взгляд на процесс старения и наш подход к лечению заболеваний, связанных со старением”.
Эпигенетические изменения контролируют старение
В то время как ДНК можно рассматривать как аппаратное обеспечение организма, эпигеном - это программное обеспечение. По данным Национального исследовательского института генома человека, эпигены - это белки и химические вещества, которые сидят, как веснушки, на каждом гене, ожидая, чтобы сказать гену “что делать, где это делать и когда это делать”.
Эпигеном буквально включает и выключает гены. Этот процесс может быть вызван загрязнением окружающей среды, токсинами окружающей среды и поведением человека, таким как курение, употребление вредной диеты или хроническое недосыпание. И точно так же, как компьютер, клеточный процесс становится поврежденным, поскольку больше ДНК нарушается или повреждается, сказал Синклер.
“Клетка паникует, и белки, которые обычно контролируют гены, отвлекаются на необходимость идти и восстанавливать ДНК”, - объяснил он. “Тогда они не все возвращаются к тому, с чего начали, поэтому со временем это похоже на матч по пинг-понгу, когда мячи оказываются по всему полу”.
Другими словами, клеточные фрагменты теряют свой путь домой, как у человека с болезнью Альцгеймера.
“Удивительное открытие заключается в том, что в организме есть резервная копия программного обеспечения, которую вы можете сбросить”, - сказал Синклер. “Мы показываем, почему это программное обеспечение повреждается и как мы можем перезагрузить систему, нажав на переключатель сброса, который восстанавливает способность клетки снова правильно считывать геном, как если бы она была молодой”.
По словам Синклера, не имеет значения, 50 или 75 лет телу, здоровому или пораженному болезнью. Как только этот процесс будет запущен, “организм вспомнит, как регенерировать, и снова станет молодым, даже если вы уже стары и болеете. Теперь, что это за программное обеспечение, мы еще не знаем. На данный момент мы просто знаем, что можем щелкнуть выключателем ”.
Годы исследований
Охота за переключателем началась, когда Синклер был аспирантом, частью команды Массачусетского технологического института, которая обнаружила существование генов, контролирующих старение у дрожжей. Он предположил, что этот ген существует у всех существ, поэтому должен быть способ сделать то же самое у людей.
Чтобы проверить теорию, он начал пытаться ускорить старение у мышей, не вызывая мутаций или рака.
“Мы начали делать эту мышь, когда мне было 39 лет. Мне сейчас 53 года, и с тех пор мы изучаем эту мышь ”, - сказал он. “Если бы теория информационного старения была неверной, то мы получили бы либо мертвую мышь, либо обычную мышь, либо стареющую мышь, либо мышь, у которой был рак. Мы стареем ”.
С помощью других ученых Синклеру и его гарвардской команде удалось состарить ткани в мозге, глазах, мышцах, коже и почках мышей.
Для этого команда Синклера разработала ICE, сокращение от индуцируемых изменений эпигенома. Вместо того, чтобы изменять кодирующие участки ДНК мышей, которые могут вызывать мутации, ICE изменяет способ свертывания ДНК. Временные, быстро заживающие порезы, сделанные ЛЬДОМ, имитируют ежедневный ущерб от химических веществ, солнечного света и тому подобного, которые способствуют старению.
Ледяные мыши в один год выглядели и вели себя в два раза старше.
Снова стать молодым
Теперь пришло время обратить процесс вспять. Генетик лаборатории Синклера Юаньченг Лу создал смесь трех из четырех “факторов Яманака”, клеток кожи взрослого человека, которые были перепрограммированы, чтобы вести себя как эмбриональные или плюрипотентные стволовые клетки, способные развиваться в любую клетку организма.
Коктейль вводили в поврежденные ганглиозные клетки сетчатки в задней части глаз слепых мышей и включали путем кормления мышей антибиотиками.
“Антибиотик - это всего лишь инструмент. На самом деле это может быть любое химическое вещество, просто способ убедиться, что три гена включены ”, - сказал Синклер CNN ранее. “Обычно они включаются только у очень молодых, развивающихся эмбрионов, а затем отключаются с возрастом”.
Мыши восстановили большую часть своего зрения.
Затем команда занялась клетками мозга, мышц и почек и восстановила их до гораздо более молодого уровня, согласно исследованию.
“Одним из наших прорывов было осознание того, что если вы используете этот конкретный набор из трех плюрипотентных стволовых клеток, мыши не возвращаются к нулевому возрасту, что может вызвать рак или что-то похуже”, - сказал Синклер. “Вместо этого клетки возвращаются к исходному возрасту от 50% до 75%, останавливаются и не молодеют, и это к счастью. Как клетки узнают об этом, мы пока не понимаем ”.
Сегодня команда Синклера пытается найти способ равномерно распределить генетический переключатель по каждой клетке, тем самым омолодив всю мышь сразу.
“Доставка - это техническое препятствие, но другие группы, похоже, преуспели”, - сказал Синклер, указывая на два неопубликованных исследования, которые, похоже, преодолели проблему.
“Для лечения очень старых мышей, эквивалента 80-летнего человека, используется та же система, которую мы разработали. И они все равно заставили мышей жить дольше, что замечательно. Так что они вроде как превзошли нас в этом эксперименте ”, - сказал он.
“Но это говорит мне о том, что омоложение влияет не только на несколько органов, оно способно омолодить всю мышь, потому что они живут дольше”, - добавил он. “Результаты являются подарком и подтверждением того, что говорится в нашей статье”.
Что дальше? Миллиарды долларов вливаются в борьбу со старением, финансируя всевозможные методы, чтобы повернуть время вспять.
В своей лаборатории Синклер сказал, что его команда несколько раз перезагружала клетки у мышей, показывая, что старение можно обратить вспять более одного раза, и в настоящее время он тестирует генетическую перезагрузку у приматов. Но могут пройти десятилетия, прежде чем начнутся какие-либо антивозрастные клинические испытания на людях, будут проанализированы и, в случае безопасности и успеха, масштабированы до массы, необходимой для федерального одобрения.
Но так же, как повреждающие факторы могут нарушить эпигеном, здоровое поведение может его восстановить, сказал Синклер.
“Мы знаем, что это, вероятно, правда, потому что люди, которые вели здоровый образ жизни, имеют меньший биологический возраст, чем те, кто делал наоборот”, - сказал он.
Его главные советы? Сосредоточьтесь на растениях в качестве пищи, ешьте реже, высыпайтесь, задерживайте дыхание на 10 минут три раза в неделю, тренируясь для поддержания мышечной массы, не потейте по мелочам и имейте хорошую социальную группу.
“Смысл в том, что каждый день имеет значение”, - сказал Синклер. “То, как вы живете своей жизнью, даже когда вы в подростковом и 20-летнем возрасте, действительно имеет значение, даже спустя десятилетия, потому что каждый день ваши часы тикают”.
