Против часовой стрелки. Что такое старение и как с ним бороться

С точки зрения теории "тела на выброс", все части тела (сомы) обречены на смерть, кроме клеток зародышевой линии, то есть половых. Но если присмотреться внимательнее, то сома оказывается неоднородной. Стволовые клетки долго сохраняются в полудетском состоянии, не старея, и в этом смысле их можно считать[610] непосредственным представительством зародышевой линии в соме. Но с течением времени в этих клетках включается программа – не смерти, но дифференцировки, что в некотором роде одно и то же. Получая профессию, потомки стволовых клеток прощаются с детством и бессмертием, впереди у них – долгая служба, а потом – в зависимости от обстоятельств – превращение в опухоль, старение или апоптоз. Программа, которая стоит за этими превращениями, – это фактически программа развития, и работа ее в конечном счете приводит к смерти.

Красивым подтверждением этому соображению является эксперимент[611] со стволовыми клетками, полученными от пациентов с детской прогерией. Эмбриональные стволовые клетки, которые находятся в самом начале пути и ближе прочих к зародышевой линии, не проявляют симптомов болезни. Они не производят мутантный ламин А, а он, в свою очередь, не нарушает структуру ядра, и эпигенетически такие клетки не старше, чем эмбриональные клетки здоровых людей. И только после начала дифференцировки клетка приобретает все положенные симптомы, начиная ускоренно стареть.

Мы не очень много знаем о том, как именно реализуется эта программа. Каждая клетка реагирует на набор сигналов, который приходит из ниши: от соседей, внеклеточного матрикса и из крови. В ответ на них, как правило, начинают работать факторы транскрипции, которые включают работу одних генов и выключают – других. Вслед за факторами транскрипции в игру включаются белки ремоделирования хроматина – те, что навешивают на ДНК и гистоны химические группы (эпигенетические метки), заставляя участки цепи скручиваться и раскручиваться. Так постепенно клетка теряет доступ к части своей информации и из стволовой превращается в дифференцированную.

С этой программой умеют работать, например, пчелы. Рассказывая о неравенстве по части продолжительности жизни, которое царит в пчелином улье, я упоминала, что оно поддерживается за счет еды. Рабочие пчелы питаются в основном пыльцой, а царице достается маточное молочко. Оказалось, что в нем содержится вещество ройалактин, которое подавляет активность метилтрансферазы – фермента, который навешивает эпигенетические метки на ДНК. Таким образом, царицы дольше остаются молодыми, чем рабочие пчелы.

Люди же научились эту программу не только выключать, но даже поворачивать вспять. В 2006 году японские ученые Шинья Яманака и Казутоши Такахаши придумали[612] способ репрограммировать клетки, то есть возвращать их из дифференцированного состояния обратно в стволовое. Для этого необходимо добавить в клетку четыре белка (или запустить работу соответствующих им генов): Oct3 / 4, Klf-2, Sox-2 и c-Myc. Под действием этого "коктейля Яманаки" ДНК в ядре клетки перестраивается: частично скручивается, частично разворачивается. В результате всякая, даже терминально дифференцированная, клетка превращается в эмбриональную стволовую, то есть возвращается на ту стадию, когда она способна произвести любые клеточные типы, из которых состоит тело взрослого организма. Такие стволовые клетки называют индуцированными плюрипотентными – дословно это означает, что в них искусственным образом запустили плюрипотентность, способность давать начало множеству производных.

В 2012 году ученые получили за это открытие Нобелевскую премию, а исследователи по всему миру начали придумывать, где бы еще его можно было применить. Первая мысль, которая приходит в голову, – репрограммировать клетки взрослого человека, чтобы вырастить ему какой-нибудь запасной орган или ткань. Это действительно возможно, и в некоторых странах уже идут испытания таких тканей – например, роговицы или предшественников нервных клеток для лечения болезни Паркинсона.

Но каждый орган или ткань в отдельности выращивать довольно долго и дорого, даже если не брать во внимание медицинские риски, которые при этом возникают, – например, риск отторжения трансплантата. Поэтому для борьбы со старением было бы удобнее научиться репрограммировать клетки in vivo, то есть внутри живого организма. Постепенно оказалось, что для этого есть все предпосылки: репрограммированию поддаются любые клетки человека, в том числе[613] сенесцентные клетки и клетки, взятые у долгожителей. После обработки факторами Яманаки к этим клеткам возвращается молодость – и по длине теломер, и по набору работающих генов, и по часам метилирования они начинают напоминать клетки зародыша.