Зачем мы стареем. Наука о долголетии: как продлить молодость

Исписуа Бельмонте родился в бедной крестьянской семье в испанской глубинке, родители его были малограмотными людьми. Ему пришлось оставить школу в восемь лет ради работы в поле, но он смог вернуться к учебе в 16 лет и поступить в университет, а там и доучиться до докторской степени. Первое его знакомство с тайнами эмбрионального развития состоялось в бытность лаборантом в Гейдельберге, Германия. С тех пор способность стволовых клеток порождать практически безграничное разнообразие жизненных форм не переставала его увлекать. Его лаборатория быстро включилась в эксперименты с ИПСК и с помощью факторов Яманаки перепрограммировала клетки разных типов. Этот процесс Исписуа Бельмонте называет глобальным эпигенетическим ремоделированием. Он экспериментировал с человеческими клетками, взятыми у столетних долгожителей и у пациентов с синдромом Хатчинсона – Гилфорда – детской прогерией, при которой в раннем возрасте быстро развиваются некоторые (но не все) признаки дряхления. В обоих случаях перепрограммированием удалось восстановить длину теломер, экспрессию генов и уровень окислительного повреждения.

От чашек Петри – к живым существам: команда Исписуа Бельмонте вырастила генетически модифицированных мышей с аналогом синдрома Хатчинсона – Гилфорда. У этих мышей с повышенной скоростью развивались некоторые патологии, присущие обычному старению, чтобы исследователи могли сразу понять, возможно ли омолодить целый организм средствами перепрограммирования. Страшная судьба мышей из ранних опытов не забылась, к тому же перепрограммирование – это, похоже, процесс постепенный, так что этот коллектив ученых начал активировать факторы Яманаки у мышей время от времени и ненадолго, добавляя в их питьевую воду особое вещество. Таким образом, надеялись геронтологи, можно будет управлять «машиной времени» клеток и избежать как бурного роста рака, так и «растворения» органов из-за полного стирания эпигенетической памяти клеток.

Это был правильный ход: стратегия с частичным перепрограммированием смогла замедлить старение ряда тканей и органов, в том числе кожи, почек, желудка и мышц подопытных мышей с прогерией. Животные даже прожили в среднем на 30 % дольше контрольной группы. «Мыши, которым вводили эти факторы, были здоровее, их ткани выглядели лучше, и они не накапливали разных признаков старения, – рассказал Прадип Редди, член исследовательской группы, после публикации результатов. – Все это вместе способствовало увеличению их продолжительности жизни».

Ученых также интересовало, можно ли тем же способом обратить вспять ухудшение состояния обычных, но уже пожилых мышей. Они попробовали, и успешно: восстановились, помимо прочего, истощенные запасы здоровых и работоспособных стволовых клеток, а также состояние поджелудочной железы (проблемы с которой играют такую важную роль в развитии диабета) и способность мышц восстанавливаться после травм. «Производит впечатление! – говорит Вольф Рейк. – Очень интересная стратегия. Мы здесь ясно видим, что [гены плюрипотентности] меняют все. И если можно ИПСК создавать понемногу, то метод получается многообещающий». Эти опыты также говорят в пользу теории, что эпигенетические механизмы находятся в числе непосредственных причин, запускающих старение, а не просто отражают возраст.

«Понятно, что мыши не люди и омолодить человека будет гораздо сложнее, – прокомментировал Исписуа Бельмонте, когда Институт Солка объявил об итогах работы его группы. – Но это исследование показывает, что старение – очень динамичный и пластичный процесс и что оно в гораздо большей степени поддается терапевтическим вмешательствам, чем считалось ранее».

Теперь ученые перешли к поискам химических веществ, препаратов, которые смогут выполнять работу факторов Яманаки и включать-выключать процесс омоложения у лабораторных мышей. «Я полагаю, что такой подход будет гораздо безопаснее, надежнее и позволит нам изучить, насколько этот процесс применим к людям», – заметил Исписуа Бельмонте.

Технология ИПСК может быть полезна для преодоления старения и иначе. Как мы уже упоминали, практически у всех тканей есть запас готовых стволовых клеток для замены и починки. Однако по ряду причин с возрастом эти клетки теряют эффективность. В их ДНК после многократного деления накапливаются мутации. Их эпигеномы отягощаются множеством меток и плохо направляют экспрессию генов. «И нам также известно, что одна из причин [потери эффективности] в том, что старые клетки выделяют вещества, которые мешают размножению и дифференциации стволовых клеток, – указывает Джуди Кампизи из Института Бака, с которой мы познакомились в главе 4. – В этом случае, избавившись от сенесцентных клеток, есть шанс омолодить ткань. Но в других случаях запас стволовых клеток просто сходит на нет, и тогда устранением дряхлых клеток ничего не достичь».