Знание-сила, 2007 № 12 (966)

Одно из таких веществ — фермент каталаза, и вот исследователи стали вводить этот фермент в организм с помощью инъекций. Первые попытки не увенчались успехом, но ситуация резко изменилась, когда каталазу преобразовали так, чтобы она попадала прямо в митохондрии, крысы стали жить на 20% дольше. Это показало, что долголетие вроде бы действительно зависит, прежде всего, от митохондрий. И ученым даже понятно, почему это может быть так.

Митохондрии отличаются от всех других рабочих органелл клетки тем, что имеют собственные гены. Все прочие органеллы целиком полагаются на ядерные гены клетки, а митохондрии производят часть необходимых им для дыхания белков с помощью своих собственных 13-ти генов. И когда эти гены подвергаются атаке свободных радикалов, образующихся поблизости, в самой митохондрии, они выходят из строя, и митохондрии перестают снабжать клетку энергией. Правда, гены в митохондриях существуют не в одном-единственном экземпляре — у каждого из них есть несколько копий. Свободные радикалы постепенно выводят из строя одну копию за другой, но митохондрия производит новые копии взамен испорченных, Однако, сколько бы веревочке не виться... в один неприятный момент в митохондрии скапливается слишком много испорченных копий генов, и она окончательно выходит из строя.

Конечно, лучше всего было бы переместить все митохондриальные гены в ядро клетки, где они были куда более надежно защищены от свободных радикалов, но, увы, наука пока еще фантастически далека от такой возможности. И поэтому группа американских исследователей решила испробовать более реалистический путь — путь генной инженерии. Ее методы позволяют вводить в организм различные гены с помощью «приклеивания» их к обезвреженному вирусу. Эти методы применяются для компенсации недостающих или замены испорченных генов, и ученые решили таким же путем заменить испорченные гены митохондрий, чтобы продлить их жизнь (а с нею и жизнь всего организма).

Как и всегда в генной инженерии, главной трудностью оказалось введение генов в те и только те места клетки, куда их желательно ввести, то есть в данном случае — в митохондрии. Мало того, что каждая митохондрия окружена двойной мембраной, так еще в этой мембране (в отличие от мембраны клеточного ядра) нет пор, через которые могли бы проникнуть вирусы, несущие нужные гены. Оказалось также, что между митохондриями и вносимыми в них генами зачастую возникает еще электростатическое отталкивание.

Тем не менее, этой группе исследователей удалось найти такие защитные вещества, которые существенно помогают вирусу с генами преодолеть препятствия, и уже в 2004 году они сообщили, что им удалось ввести нужные гены в митохондрии в пробирке. А в конце 2006 года, на конференции по старению в Кембридже, один из членов группы доложил об очередном успехе — с помощью обычной инъекции исследователям удалось ввести в клетки крысиной печени и мозга цельный, неповрежденный митохондриальный геном.

Было заявлено, что главной целью этих исследований является лечение с помощью генной инженерии людей, страдающих наследственными болезнями митохондрий. Но если успех окажется надежным, можно будет говорить и о замене митохондриальных геномов, испорченных не от рождения, а в ходе жизни из-за свободных радикалов, а это уже может привести и к желанному предотвращению старости. На этом пути, однако, есть еще одна огромная трудность: ведь мало ввести в митохондрию «здоровый» геном — нужно предварительно уничтожить (с помощью подходящих ферментов) все уже находящиеся там испорченные копии ее генов. И сделать все это нужно за те считанные часы, которые митохондрия может обойтись имеющимся у нее запасом белков, необходимых для дыхания.

Пути решения этой задачи пока не найдены, и потому другие «охотники за долголетием» обращаются к иным методам. Главный среди них — ограничение калорий, потребляемых с пищей. Многие исследователи считают абсолютно доказанным, что такое ограничение является куда более надежным путем к победе над старением, чем «лечение митохондрий». В многочисленных экспериментах было показано, что решительное сокращение потребляемых калорий на 20-30% от средней нормы уменьшает смертность и продлевает жизнь подопытных крыс, рыб, плодовых мух, червей и дрожжевых клеток.

Проверить влияние такой диеты на людей куда труднее хотя бы потому, что люди живут гораздо дольше. Тем не менее, первый эксперимент такого рода уже начался. Американский Национальный институт старения в 2006 году затеял исследование, в ходе которого 48 добровольцев, мужчин и женщин, были случайным образом разделены на две группы, одна из которых получала обычное, достаточное для сохранения веса количество калорий, а другая на 25% меньше.