Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость

У взрослых людей метилом (то есть установившийся порядок метилирования ДНК в клетках) гораздо более стабилен. Однако ученые открывают все новые неочевидные способы, которыми на наш эпигеном может влиять среда, а конкретнее – наша еда, физическая нагрузка, уровень загрязнения, курение, употребление алкоголя и наркотиков. Уже давно известно, что старение также влияет на эпигеном. Помимо прочего, стареющий организм постепенно утрачивает метиловые метки и обзаводится новыми, и некоторые из них явно связаны с определенными заболеваниями. Например, если новая метка появляется на ДНК рядом с важным геном-супрессором опухолей и глушит его, возрастает опасность развития рака.

Но, при всей видимой пластичности и чувствительности эпигенома к великому множеству сигналов снаружи и изнутри организма, имеются убедительные и любопытные свидетельства в пользу существования какого-то более глубокого неуклонного процесса, который отражается в устройстве наших эпигеномов. В 2013 году Стив Хорват, математик на кафедре генетики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, рассчитал модель так называемых эпигенетических часов, соотносящих биологический возраст широкого спектра клеток и тканей всего тела с нашим хронологическим возрастом точнее любого другого известного биомаркера.

Для этого потребовалось долгая и дотошная обработка данных и построение моделей на основе схем метилирования 8000 образцов тканей людей с известным хронологическим возрастом, взятых из 82 общедоступных банков ДНК. В нашей ДНК есть миллионы потенциальных точек метилирования, но Хорват выделил 353 точки, перемены в которых достаточно последовательно отражают возраст, причем эти точки – общие для 51 типа здоровых тканей и клеток. Он также обратил внимание на схемы метилирования 20 видов раковых опухолей, чтобы понять, как рак может влиять на скорость старения клеток и тканей, то есть на скорость «тиканья» эпигенетических часов.

Хорват добился впечатляющих результатов: его биологические часы оказались способны предсказывать хронологический возраст человека со средней точностью плюс-минус 3,6 года. Но точность была даже больше для отдельных типов клеток: по слюне, например, можно узнать возраст в диапазоне 2,7 года, по некоторым белым кровяным тельцам – 1,9 года, по клеткам мозга – 1,5 года. Как и ожидалось, эпигенетические часы показывали почти ноль у эмбриональных стволовых клеток. Зато у раковых клеток разница между биологическим и хронологическим возрастом была огромной – раковые клетки оказались в среднем на 36 лет старше людей, у которых их взяли. Однако между 20 видами опухолей, проверенных Хорватом, наблюдалась значительная разница. Наименьшее расхождение (или наибольшее соответствие) между биологией и хронологией показывали опухоли, связанные с мутациями ключевых генов – таких, как ген супрессора опухолей p53. Это любопытное наблюдение послужило дополнительным доводом в пользу теории Хорвата о движущих механизмах эпигенетических часов.

В статье 2013 года, опубликованной в журнале Genome Biology, Хорват описывает, как часы быстро тикают в период бурного превращения зародыша во взрослую особь, а потом, по достижении зрелости, их ход замедляется, выравнивается. По его мнению, это отражает затраты энергии на поддержание эпигенома в стабильном состоянии, когда точное управление отвечающими за развитие генами весьма важно, а клеточные системы испытывают наибольший стресс. Стоит организму повзрослеть, необходимость показывать класс на прежнем уровне отпадает, и тело урезает затраты на поддержание эпигенетической формы (слышите эхо теории одноразовой сомы Тома Кирквуда?).

Каким же образом поддерживает эту теорию непостоянная скорость часов в раковых тканях? По мнению Хорвата, одна из реакций организма на рак, а скорее всего, и другие нарушения клеточных механизмов – это усиление поддержки эпигенома в надежде крепким эпигенетическим контролем вернуть отбившиеся гены в строй. Когда же не работают сами гены-супрессоры опухолей, которые должны сообщать организму о необходимости такой реакции, укрепления поддержки эпигенома не происходит и часы продолжают тикать почти так же, как и в нормальных клетках тела.