Ген в таблетке, или От чего зависит продолжительность жизни

Как продлить жизнь. Эликсир молодости и долголетия люди пытались найти издавна. Что говорит современная наука: так ли неумолим ход времени? О счетчике долголетия, старении с точки зрения генетики и о том, полезен ли кофе для украинцев, — Александр Коляда, генетик, научный сотрудник Лаборатории эпигенетики Института геронтологии НАМНУ.

— Жанна Луиза Кальман — супердолгожительница, которая считается старейшим человеком на земле. Француженка прожила 122 года и 5 месяцев, из которых 95 лет курила. Мадам Кальман пришлось бросить вредную привычку в 117 лет, когда врачам все же удалось отобрать у нее сигареты. Однако она нашла новое хобби — пристрастилась к шоколаду, съедая по килограмму в неделю. В 105 лет эта неугомонная дама записала диск, где читала рэп на французском на фоне классической музыки. О Кальман написано много книг. У нас, генетиков, создается впечатление, что смысл такой длинной жизни этой мадам был в том, чтобы доказать нам, что долголетие — это не только здоровый образ жизни (ЗОЖ).

Наша лаборатория давно изучает долгожителей, и большинство из них, если быть честными, не ведут здорового образа жизни. Чтобы стать долгожителем, вам, скорее, нужно сделать одну простую вещь — правильно выбрать своих родителей (смеется), то есть унаследовать от них генетическую информацию, которая вас сделает таковыми.

Есть очень редкое заболевание — прогерия, или синдром Хатчинсона-Гилфорда, которое встречается один раз на 8–10 млн человек. У таких людей происходит мутация, которая нарушает функцию одного-единственного гена и приводит к тому, что белок, поддерживающий структуру клеточного ядра, функционирует не так, как нужно. Как только эти дети рождаются, они начинают очень быстро стареть и к 10 годам выглядят, словно 90-летние старички. У них развивается весь комплекс заболеваний, характерный для позднего возраста, — остеопороз, проблемы с сердцем, с зубами, выпадение волос... Это заболевание подталкивает нас к идее о том, что старение — это не просто накопление каких-то ошибок, не только влияние внешних факторов, но и некая генетическая программа, заложенная в нас природой. У природы свои планы на организм человека, старение было неотъемлемой частью нашего развития до тех пор, пока мы не начали об этом задумываться и вмешиваться.

Не умеющие стареть

Еще одна знаменитость, но уже из мира природы, — голый землекоп. Это мелкое млекопитающее обитает в Африке. Знаменито тем, что неоправданно долго живет. В биологии есть правило: продолжительность жизни зависит от размера организма и скорости его метаболизма. Маленькие животные живут мало, а слоны и киты — долго. Голый землекоп размером с обычную мышь, продолжительность жизни которой не более трех лет, однако он живет около 40 лет. И это еще не все: ученые не наблюдают у него признаков старения! Голый землекоп относится к 20 видам, которые живут без старения, а умирают от случайных причин — замерзают зимой, их съедают хищники и т. д. Ученые просеквенировали его геном, узнали последовательность генов и определили, что у голого землекопа произошло несколько мутаций, которые позволили ему более активно сопротивляться факторам внешней среды. Это животное практически нечувствительно к токсинам, радиации и другим факторам, поэтому очень интересно для исследований.

Наша лаборатория занимается генами, которые нас, украинцев, могут сделать долгожителями. Мы собираем ДНК долгожителей и определяем, что позволило им, несмотря на образ жизни, стать таковыми. Также мы изучаем гены, делающих людей особенными, — чтобы понять, как гармонизировать нашу жизнь с генетической программой, которую природа в нас вложила. Сегодня мы понимаем, что нет генов вечной жизни. Нет генов, которые делали бы нас стопроцентно успешными. Речь идет о гармонии генов и способа жизни.

Приведу пример. Если вы придете к среднестатистическому врачу и спросите: доктор, четыре чашки кофе в день — это вредно или полезно? Да и в целом, кофе полезен или все же вреден? Среднестатистический врач, скорее всего, среднестатистически вам ответит, что четыре чашки в день — это нормально. И будет прав. Однако отчасти. Потому что кофе в нашем организме перерабатывается определенным ферментом, который существует в двух разных вариантах. 70% наших сограждан имеют вариант гена, благодаря которому четыре чашки кофе в день снижают у них риск развития инфаркта миокарда в несколько раз. И это не таблетки, не физические нагрузки — просто кофе! Но 30% населения нашей страны являются носителями другой формы этого гена, и у них все наоборот: четыре чашки кофе в день повышают риск развития инфаркта в два раза. Таким образом, врач кому-то выписывает превентивное лекарство от инфаркта, а кому-то — билет в другой конец.

В свое время ученые задались вопросом: можно ли в искусственных условиях повторить то же самое, что природа сделала с голым землекопом? Ввести в организм или включить какой-то ген, который продлит без побочных эффектов нашу жизнь. Оказалось, что при помощи генной инженерии мы можем в десять раз продлить жизнь червя-нематоды, в два раза — дрозофилы, в полтора раза — мыши. На людях опыты еще не проводились. Однако у нас есть все основания думать, что такие же методы сработают и для человека.

Счетчики долголетия, или Как отодвинуть старение

Одна из причин старения клеток — укорочение теломер, которые расположены на концах каждой хромосомы и представляют собой определенную последовательность нуклеотидов. Теломеры защищают нашу ДНК так же, как пластиковые наконечники — края шнурков. При каждом делении клеток эти концевые участки хромосом укорачиваются, то есть длина теломерных участков определяет возраст клетки: чем короче этот «хвост», тем клетка старше. Например, если взять двух максимально одинаковых от рождения людей — близнецов и дать им пожить как они хотят лет 70, а потом сравнить, кто из них хуже выглядит (это интересно делается), то у самого потрепанного жизнью и теломера оказывается самая потрепанная.

В среднем укорочение теломер в клетках крови человека происходит со скоростью 31–72 пары оснований в год. Теломеры укорачиваются также и в тех клетках, которые не делятся, — например, в клетках мозга. Это говорит нам, что кроме нобеленосного механизма укорочения теломер в результате недорепликации (технической особенности удвоения линейных молекул ДНК) есть и другие причины ее укорочения.

Главным укоротителем теломер также считается окислительное повреждение. Так как теломера еще и самая хрупкая часть ДНК, из-за особенностей последовательности она легко рвется и повреждается. К таким поломкам приводит окислительный стресс. Не вдаваясь в детали, можно принять за уместное упрощение, что нездоровый образ жизни приводит к разного рода скрытому воспалению в тканях и окислительному стрессу. В качестве примера: курение, неправильное питание (например, высокий уровень холестерина, повышенное потребление алкоголя) или ожирение могут привести к укорочению теломер.

Кроме того, ускоренное укорочение теломер может быть связано с вполне не телесными факторами, например, с психологическим стрессом. Согласно исследованиям, у тех, у кого поводов для стресса объективно больше (ухаживающие за больными детьми), теломеры тоже короче.

Депрессия вообще стала хорошей моделью для изучения преждевременного старения. За депрессию люди иногда платят условными десятью годами своего биологического возраста.

Есть здоровые привычки, которые замедляют укорочение теломер, помогают бороться со старением даже на таком глубоком уровне и потенциально положительно влияют на продолжительность и качество жизни. Например, привычка есть пищу, богатую омега-3 жирными кислотами, а также вести физически активный образ жизни. Есть и другие удлинители из области здорового образа жизни.

Надо помнить, что это все, конечно же, накладывается на генетически определенную уже с рождения длину теломер. Которая, как и гены, наследуется и по отцовской, и по материнской линии. И возраст родителей на момент зачатия, и события нашего внутриутробного развития вносят свой вклад в то, сколько сил у наших клеток будет в момент рождения.

Генная терапия

Если мы возьмем старую годовалую мышь, сделаем ей всего одну инъекцию с раствором вируса (предварительно гены вируса удаляются, здесь он используется как переносчик), который несет дополнительную копию гена теломеразы, мы можем продлить жизнь мыши на 20%. Теломераза — это фермент, который достраивает концевые участки линейных молекул ДНК, «пришивая» к ним повторяющиеся нуклеотидные последовательности — теломеры. Теломераза функционирует, например, в половых клетках. В обычных (соматических) клетках, из которых в основном и состоит организм, теломераза не работает, поэтому теломеры при каждом делении клетки укорачиваются, что в конечном итоге приводит к ее гибели. Интересно также, что в результате эксперимента у мышей не наблюдалось раковых опухолей по сравнению с контрольными группами. То есть это также хорошая противораковая терапия.

В 2015 году 44-летняя американка Лиз Пэрриш, биолог, решила повторить на себе эксперимент с мышами. Данная терапия была использована на человеке впервые. Чувствует она себя нормально, позиционирует как первый генномодифицированный организм. (Согласно многочисленной информации в СМИ, ученые компании BioViva и Международного альянса за продление жизни (International Longevity Alliance) отчитались о промежуточных итогах эксперимента. Оказалось, что за время прохождения первого этапа исследования лейкоциты в крови у Лиз Пэрриш стали биологически моложе, а теломеры удлинились. — Ред.)

Это не история из будущего. На данный момент около 200 генно-инженерных препаратов проходят клинические исследования, в основном в странах Европы и Америки. Это означает, что в ближайшие 5–10 лет хотя бы половина из них будут для нас доступны. Сегодня на рынке уже есть два препарата, которые можно назвать геном в таблетке или шприце. Эти препараты не направлены на омоложение как таковое, их главная задача — борьба с патологиями, например, с заболеваниями почек или сердечно-сосудистой системы. Пока препараты стоят дорого, но снижение цены — вопрос времени.

Генная инженерия сегодня не делает ничего сверхъестественного. Она всего лишь продолжает ход истории, который природа совершила с нами. Его цель — сделать нас свободнее и в какой-то мере счастливее. Вся инструкция построения нашего тела записана в ДНК. Это большая книга размером в три миллиарда букв, где-то около тысячи томов «Войны и мира». Это вся необходимая информация, по которой можно воссоздать вас со всеми физиологическими и даже некоторыми психологическими характеристиками. Подумайте, что шесть миллионов лет все ближайшие родственники наших прямых предков умирали в жестокой борьбе только для того, чтобы самые лучшие гены передавались дальше, именно нам. До этого на протяжении четырех миллиардов лет виды вымирали только для того, чтобы сделать тот уникальнейший коктейль из генов, которыми мы все с вами являемся. Возможно, все это происходило с одной-единственной целью: чтобы мы перестали думать о выживании и у нас освободилось хотя бы немного времени, чтобы заняться более важными вещами.

Из выступления на конференции TEDxKyiv

Подготовила Оксана ШКЛЯРСКАЯ