Ген у таблетці, або Від чого залежить тривалість життя

Як подовжити життя. Еліксир молодості й довголіття люди намагалися знайти здавна. Що говорить сучасна наука: чи такий вже невблаганний хід часу? Про лічильник довголіття, старіння з точки зору генетики та про те, чи корисна кава для українців, — Олександр Коляда, генетик, науковий співробітник Лабораторії епігенетики Інституту геронтології НАМН.

— Жанна Луїза Кальман — супердовгожителька, яку вважають найстарішою людиною на землі. Француженка прожила 122 роки і 5 місяців, з яких 95 років палила. Мадам Кальман довелося кинути шкідливу звичку в 117 років, коли лікарям все ж вдалося відібрати в неї сигарети. Та вона знайшла нове хобі — пристрастилася до шоколаду, з'їдаючи по кілограму на тиждень. У 105 років ця невгамовна пані записала диск, де читала реп на французькому на фоні класичної музики. Про Кальман написано багато книг. У нас, генетиків, створюється враження, що сенс такого довгого життя цієї мадам був у тому, щоб довести нам, що довголіття — це не тільки здоровий спосіб життя (ЗСЖ).

Наша лабораторія давно вивчає довгожителів, і більшість із них, якщо бути чесними, не ведуть здорового способу життя. Щоби стати довгожителем, вам, скоріше, потрібно зробити одну просту річ — правильно вибрати своїх батьків (сміється), тобто успадкувати від них генетичну інформацію, яка вас зробить такими.

Є дуже рідкісне захворювання — прогерія, або синдром Хатчінсона-Гілфорда, яке зустрічається один раз на 8–10 млн людей. У таких людей відбувається мутація, яка порушує функцію одного-єдиного гена і призводить до того, що білок, який підтримує структуру клітинного ядра, функціонує не так, як треба. Щойно ці діти народжуються, вони починають дуже швидко старішати й до 10 років виглядають, немов 90-річні дідусі. У них розвивається весь комплекс захворювань, характерний для пізнього віку, — остеопороз, проблеми із серцем, зубами, випадіння волосся... Це захворювання підштовхує нас до ідеї про те, що старіння — це не просто накопичення якихось помилок, не тільки вплив зовнішніх чинників, а й якась генетична програма, закладена в нас природою. Природа має свої плани на організм людини, старіння було невід'ємною частиною нашого розвитку доти, доки ми не почали про це замислюватися і втручатися.

Ті, хто не вміє старіти

Ще одна знаменитість, але вже зі світу природи, — голий землекоп. Цей дрібний ссавець живе в Африці. Знаменитий тим, що невиправдано довго живе. У біології є правило: тривалість життя залежить від розміру організму та швидкості його метаболізму. Маленькі тварини живуть мало, а слони й кити — довго. Голий землекоп розміром зі звичайну мишу, тривалість життя якої не більше трьох років, однак він живе близько 40 років. І це ще не все: вчені не спостерігають у нього ознак старіння! Голий землекоп відноситься до 20 видів, які живуть без старіння, а вмирають від випадкових причин — замерзають взимку, їх з'їдають хижаки тощо. Вчені просеквенували його геном, дізналися послідовність генів і визначили, що в голого землекопа сталося кілька мутацій, які дозволили йому активніше опиратися факторам довкілля. Ця тварина майже нечутлива до токсинів, радіації та інших факторів, тому є дуже цікавою для досліджень.

Наша лабораторія займається генами, які нас, українців, можуть зробити довгожителями. Ми збираємо ДНК довгожителів і визначаємо, що дозволило їм, попри спосіб життя, стати такими. Також ми вивчаємо гени, що роблять людей особливими, — щоби зрозуміти, як гармонізувати наше життя з генетичною програмою, яку природа в нас вклала. Сьогодні ми розуміємо, що немає генів вічного життя. Немає генів, які робили б нас стовідсотково успішними. Йдеться про гармонію генів і способу життя.

Наведу приклад. Якщо ви прийдете до середньостатистичного лікаря й запитайте: доктор, чотири чашки кави на день — це шкідливо чи корисно? Та й загалом, кава корисна або все ж шкідлива? Середньостатистичний лікар, швидше за все, середньостатистично вам відповість, що чотири чашки на день — це нормально. І буде правий. Однак частково. Адже кава в нашому організмі переробляється певним ферментом, який існує в двох різних варіантах. 70% наших співгромадян мають варіант гена, завдяки якому чотири чашки кави на день знижують у них ризик розвитку інфаркту міокарда в кілька разів. І це не таблетки, не фізичні навантаження — просто кава! Але 30% населення нашої країни є носіями іншої форми цього гена, і в них усе навпаки: чотири чашки кави на день підвищують ризик розвитку інфаркту удвічі. Таким чином, лікар комусь виписує превентивні ліки від інфаркту, а комусь — квиток в інший кінець.

Свого часу вчені замислилися: чи можна у штучних умовах повторити те саме, що природа зробила з голим землекопом? Ввести в організм або включити якийсь ген, який продовжить без побічних ефектів наше життя. Виявилося, що за допомогою генної інженерії ми можемо в десять разів подовжити життя хробака-нематоди, у два рази — дрозофіли, в півтора рази — миші. На людях досліди ще не проводилися. Однак ми маємо всі підстави думати, що такі ж методи спрацюють і для людини.

Лічильники довголіття, або Як відсунути старіння

Одна з причин старіння клітин — вкорочення теломер, котрі розташовані на кінцях кожної хромосоми і являють собою певну послідовність нуклеотидів. Теломери захищають нашу ДНК так само, як пластикові наконечники — шнурки. При кожному діленні клітин ці кінцеві ділянки хромосом скорочуються, тобто довжина теломерних ділянок визначає вік клітини: чим коротше цей «хвіст», тим клітина старше. Наприклад, якщо взяти двох максимально однакових від народження людей — близнюків і дати їм пожити як вони хочуть років 70, а потім порівняти, хто з них гірше виглядає (це цікаво робиться), то у найбільш пошарпаного життям і теломера виявляється найпошарпаніша.

В середньому вкорочення теломер у клітинах крові людини відбувається зі швидкістю 31–72 пари основ на рік. Теломери коротшають також і в тих клітинах, які не діляться, — наприклад, у клітинах мозку. Це говорить нам, що крім нобеленосного механізму укорочення теломер унаслідок недореплікації (технічної особливості подвоєння лінійних молекул ДНК) є й інші причини її укорочення.

Головним укорочувачем теломер також вважається окисне пошкодження. Оскільки теломера є ще й найтендітнішою частиною ДНК, через особливості послідовності вона легко рветься й пошкоджується. До таких поломок призводить окислювальний стрес. Не вдаючись у деталі, можна прийняти за доречне спрощення, що нездоровий спосіб життя призводить до різного роду прихованого запалення в тканинах і окисного стресу. Як приклад: куріння, неправильне харчування (наприклад, високий рівень холестерину, підвищене споживання алкоголю) або ожиріння можуть призвести до вкорочення теломер.

Крім того, прискорене вкорочення теломер може бути пов'язано з цілком не тілесними факторами, наприклад, із психологічним стресом. Згідно з дослідженнями, у тих, у кого приводів для стресу об'єктивно більше (доглядають за хворими дітьми), теломери теж коротше.

Депресія взагалі стала гарною моделлю для вивчення передчасного старіння. За депресію люди іноді платять умовними десятьма роками свого біологічного віку.

Є здорові звички, які уповільнюють вкорочення теломер, допомагають боротися зі старінням навіть на такому глибокому рівні й потенційно позитивно впливають на тривалість і якість життя. Наприклад, звичка їсти їжу, багату на омега-3 жирні кислоти, а також вести фізично активний спосіб життя. Є й інші подовжувачі з області здорового способу життя.

Треба пам'ятати, що це все, звичайно ж, накладається на генетично визначену вже з народження довжину теломер. Яка, як і гени, успадковується і по батьківській, і по материнській лінії. І вік батьків на момент зачаття, і події нашого внутрішньоутробного розвитку вносять свій внесок в те, скільки сил у наших клітин буде в момент народження.

Генна терапія

Якщо ми візьмемо стару однорічну мишу, зробимо їй лише одну ін'єкцію з розчином вірусу (попередньо гени вірусу видаляються, тут він використовується як переносник), який несе додаткову копію гена теломерази, ми можемо подовжити життя миші на 20%. Теломераза — це фермент, який добудовує кінцеві ділянки лінійних молекул ДНК, «пришиваючи» до них нуклеотидні послідовності, що повторюються, — теломери. Теломераза функціонує, наприклад, у статевих клітинах. У звичайних (соматичних) клітинах, з яких здебільшого і складається організм, теломераза не працює, тому теломери при кожному діленні клітини коротшають, що зрештою призводить до її загибелі. Цікаво також, що в результаті експерименту в мишей не спостерігалося ракових пухлин у порівнянні з контрольними групами. Тобто це також хороша протираковий терапія.

У 2015 році 44-річна американка Ліз Перріш, біолог, вирішила повторити на собі експеримент із мишами. Ця терапія була використана на людині вперше. Почувається вона нормально, позиціонує себе як перший генномодифікований організм. (Згідно численної інформації у ЗМІ, вчені компанії BioViva та Міжнародного альянсу за подовження життя (International Longevity Alliance) відзвітували про проміжні підсумки експерименту. Виявилося, що за час проходження першого етапу дослідження лейкоцити в крові у Ліз Перріш стали біологічно молодше, а теломери подовжилися. — Ред.)

Це не історія з майбутнього. Наразі близько 200 генно-інженерних препаратів проходять клінічні дослідження, переважно у країнах Європи й Америки. Це означає, що в найближчі 5–10 років принаймні половина з них буде для нас доступна. На сьогодні на ринку вже є два препарати, які можна назвати геном у таблетці чи шприці. Ці препарати не спрямовані на омолодження як таке, їхнє головне завдання — боротьба з патологіями, наприклад, із захворюваннями нирок або серцево-судинної системи. Поки препарати коштують дорого, але зниження ціни — питання часу.

Генна інженерія сьогодні не робить нічого надприродного. Вона всього лише продовжує хід історії, який природа здійснила з нами. Його мета — зробити нас вільніше і в якійсь мірі щасливішими. Вся інструкція побудови нашого тіла записана в ДНК. Це велика книга розміром в три мільярди букв, десь близько тисячі томів «Війни і миру». Це вся необхідна інформація, за якою можна відтворити вас з усіма фізіологічними й навіть деякими психологічними характеристиками. Подумайте, що шість мільйонів років всі найближчі родичі наших прямих предків вмирали в жорстокій боротьбі лише для того, щоб найкращі гени передавалися далі, саме нам. До цього протягом чотирьох мільярдів років види вимирали лише для того, аби зробити той унікальний коктейль з генів, якими ми всі з вами є. Можливо, все це відбувалося з однією-єдиною метою: щоб ми перестали думати про виживання й у нас звільнилося хоча б трохи часу, щоб зайнятися більш важливими речами.

З виступу на конференції TEDxKyiv

Підготувала Оксана ШКЛЯРСЬКА