Jak věda navrhuje odložit smrt.
Když je stárnutí uznáno jako nemoc, jaké geny jsou s ním spojeny, existuje meze dlouhověkosti a nebezpečnosti biohackingu - v rozhovoru s jedním z vítězů soutěže „Objev roku“Alexander Tyshkovsky
V prosinci Indicator. Ru a projekt „Já jsem ve vědě“uspořádal soutěž o nejlepší výzkum ruských vědců za rok „Objev roku“. Podle výsledků hlasování odborníků byl jedním z vítězů soutěže o nominaci mládeže hlavní vědecký pracovník Laboratoře systémové biologie stárnutí, Výzkumného ústavu fyzikální chemie Moskevské státní univerzity. MV Lomonosov a Harvard Medical School Alexander Tyshkovsky s článkem o molekulárních mechanismech prodloužení života v buněčném metabolismu. Mluvili jsme s ním o podstatě objevu, který učinil se svými kolegy - nejenže.
Alexander, řekni nám o svém výzkumu. Pokud vím, vzali jste dobře známé metody prodloužení života a podívali jste se přesně, jak na molekulární úrovni ovlivňují tělo myší. Co jsi našel?
- Naším hlavním úkolem bylo pochopit, zda metody prodloužení života mají nějaké společné mechanismy. K dnešnímu dni existuje již více než 20 různých způsobů, jak zvýšit délku života u zvířat - jedná se o různé diety (například nízkokalorická), drogy (například rapamycin) a některé genetické vlivy. Jedním z nejznámějších je mutace, která vede k nedostatku růstového hormonu. Výsledkem je získání trpasličích myší, ale to už stačí, aby žili jeden a půlkrát déle než běžné. V naší práci jsme hledali molekulární mechanismy společné pro všechny tyto metody. Za tímto účelem jsme vystavili myši různým vlivům a po několika měsících změřili jejich úroveň genové aktivity. Zajímalo nás, jak se změnilo působení genů pod vlivem této nebo té metody prodloužení života. Ukázalo se toaktivita asi 300 genů se ve skutečnosti mění podobným způsobem, bez ohledu na typ expozice. Kromě toho je známo, že různé metody prodlužují život do různé míry: strava, například asi o 30%, nedostatek růstového hormonu - o 50%, drogy - pouze o 10–20%. Zjistili jsme, že aktivita některých genů souvisí s rozsahem, v jakém konkrétní expozice zvýší životnost zvířete. To znamená, čím aktivnější gen, tím déle bude průměrná myš žít a naopak. Ukázalo se, že nalezené biomarkery umožňují posoudit nejen to, že účinek bude v zásadě účinný, ale také učinit závěr o tom, jak moc prodlouží životnost.nedostatek růstového hormonu - o 50%, léky - pouze o 10–20%. Zjistili jsme, že aktivita některých genů souvisí s rozsahem, v jakém konkrétní expozice zvýší životnost zvířete. To znamená, čím aktivnější gen, tím déle bude průměrná myš žít a naopak. Ukázalo se, že nalezené biomarkery umožňují posoudit nejen to, že účinek bude v zásadě účinný, ale také učinit závěr o tom, jak moc prodlouží životnost.nedostatek růstového hormonu - o 50%, léky - pouze o 10–20%. Zjistili jsme, že aktivita některých genů souvisí s rozsahem, v jakém konkrétní expozice zvýší životnost zvířete. To znamená, čím aktivnější gen, tím déle bude průměrná myš žít a naopak. Ukázalo se, že nalezené biomarkery umožňují posoudit nejen to, že účinek bude v zásadě účinný, ale také učinit závěr o tom, jak moc prodlouží životnost.ale také učinit závěr o tom, jak moc to prodlouží délku života.ale také učinit závěr o tom, jak moc to prodlouží délku života.
Co přesně jsou tyto geny?
- Existuje několik set takových genů, ale mnoho z nich se podílí na stejných buněčných procesech. Například mnoho genů, které snížily jejich aktivitu, se podílí na imunitní reakci. Intuitivně je imunitní odpověď vnímána jako užitečný mechanismus, ale ve skutečnosti se s věkem zvyšuje aktivita některých prvků imunitního systému a chronický zánět se stává jedním z faktorů vývoje nemocí souvisejících s věkem. K tomu ve vědě existuje dokonce samostatný pojem zánět, od slov „zánět“(zánět) a „stárnutí“(stárnutí). Není proto překvapivé, že léčba prodlužující život vypíná geny spojené s tímto procesem. Na druhé straně jsme pozorovali zvýšení aktivity genů podílejících se na oxidační fosforylaci a metabolismu glukózy, tj. Příjem energie buňkou. To bylo dříve ukázánože s věkem klesá intenzita energetického metabolismu u různých zvířat, včetně lidí. Léčba prodlužující život tento proces zpomaluje.
Jak pomáhají vaše výsledky při hledání nových způsobů prodloužení života?
Propagační video:
- Zjednodušení hledání nových způsobů prodloužení života je hlavním cílem naší práce. Dnes, aby se prokázal účinek tohoto nebo tohoto účinku na životnost myší, je třeba čekat na smrt zvířat, která tento účinek dostávají, a zjistit, jak dlouho žijí ve srovnání s běžnými myšmi. A žijí až čtyři roky. To znamená, že pro testování účinnosti jednoho léku budete muset krmit velkou skupinu myší celou řadu let. To vyžaduje hodně času a finančních zdrojů, protože některé léky jsou poměrně drahé. Naše výsledky nám umožňují předpovídat účinek expozice za pouhé dva až tři měsíce, jakmile to ovlivní aktivitu genů biomarkerů v těle. Budeme schopni to změřit a posoudit, zda se prodlouží délka života. Tento přístup umožňuje výrazně urychlit a snížit náklady na hledání nových vlivů. V současné době testujeme asi deset našich předpokládaných léků na životnost u starších myší. Zatím nemůžu vyvodit závěry, protože experiment ještě není dokončen, ale již v této fázi vidíme znatelné výsledky.
Proč vás vůbec zajímá téma prodloužení života?
- Upřímně, nikdy jsem nepřemýšlel o tom, jak se to stalo. Myslím, že jsou zde dva faktory. Nejprve se velmi zajímám o bioinformatiku a obecně o aplikaci matematických metod v biologii. Stárnutí je proces, do kterého jsou zapojeny všechny systémy těla, neexistuje žádný přepínač, který by jej spustil. A právě ve studiu mechanismů stárnutí je nejoptimálnější použít systémový přístup, a tedy bioinformatiku. Za druhé, podle mého názoru, stárnutí je dnes jedním z hlavních problémů lidstva. Z deseti úmrtí na Zemi je každý sedmý způsoben právě nemocemi souvisejícími s věkem: kardiovaskulární onemocnění, rakovina, cukrovka typu 2, demence atd. Toto je zdravotní problém číslo jedna a výzkumem stárnutí se v zásadě snažíme zachránit životy.
Existuje ve vaší oblasti zavedený názor na to, jak je průměrná délka života člověka omezená? Předpokládá se, že tento limit již byl dosažen
- Na tuto otázku zatím neexistuje přesná odpověď. Oficiální záznam je nyní 122 let, a existují sté výročí, kteří žili déle než 115 let. Zřejmě kolem 120 let je současný limit, kterého může člověk dosáhnout vzhledem k současnému systému zdravotní péče, zdravému životnímu stylu atd. Pravděpodobně pomocí některých druhů drog a genetických manipulací, které prodlužují život zvířat, budeme schopni zvýšit průměrnou délku života u lidí. Zda se nám tímto způsobem podaří zvýšit maximum, je obtížná otázka. Máme několik teoretických studií, které ukazují, že alespoň do 150 let se zdá, že funguje. Otevřenou otázkou je, zda je možné prodloužit život dále. Příkladem savců, kteří žijí více než 200 let, jako jsou velryby, je samozřejmě optimismus. Může však člověk žít 200 letaniž by se proměnil v velrybu, zatímco zůstane člověkem? Jinými slovy, můžeme výrazně prodloužit životnost, aniž bychom změnili klíčové vlastnosti struktury a fyziologie našeho těla? Zatím není žádná odpověď.
Je úsilí vědců ve vašem oboru zaměřeno na stárnutí obecně jako problém, který lidstvo vyřeší někdy v budoucnu, nebo na jednotlivé nemoci související s věkem, u nichž je nyní vyžadována léčba?
- Jsou použity oba přístupy. Některé skupiny se zaměřují na specifické nemoci související s věkem, z nichž některé jsou populárnější a méně populární. Například spolu s bojem proti rakovině se nyní dostává do popředí studium neurodegenerativních chorob, včetně Alzheimerovy choroby. K dnešnímu dni neexistuje jediný prokázaný lék proti němu u lidí. Se správným životním stylem můžeme mírně snížit riziko onemocnění, ale pokud již nastalo, nebude fungovat, aby zastavilo nebo dokonce zpomalilo jeho vývoj. Proto je do řešení tohoto problému investováno velké úsilí.
Přístup naší laboratoře je poněkud odlišný. Místo boje s každou nemocí samostatně můžete prozkoumat jejich společné mechanismy výskytu a jednat na ně. Neurodegenerativní a kardiovaskulární onemocnění, a dokonce i rakovina, mají společné kořenové příčiny - hromadění určitého poškození v různých tělesných systémech. Vidíme, že riziko vzniku všech těchto onemocnění se zvyšuje s velmi podobnou dynamikou. A nejčastěji zpomalením hromadění škod tak či onak snižujeme riziko vzniku většiny nemocí souvisejících s věkem. Naše práce je zaměřena na nalezení právě tak komplexního řešení - řešit základní příčiny, nikoli důsledky.
To znamená, že pokud se na lidi aplikují podobné vlivy, které nyní prodlužují život laboratorních zvířat, zpomalí vývoj všech těchto chorob nebo zvrátí je?
- Je pravděpodobnější, že zpomalí hromadění poškození a oddálí nástup takových nemocí - to je účinek dosud studovaných účinků.
A který z těchto účinků je nejblíže aplikován na člověka?
- Léky, protože se jedná o nejjednodušší metodu léčby. Mezi ně patří některá slibná antidiabetika, jako jsou léky akarbóza a metformin. Jsou dobré především s několika vedlejšími účinky. Kromě toho již existují studie o pacientech s diabetem typu 2, které ukázaly, že pacienti, kteří užívali metformin, žili v průměru ještě déle než zdraví lidé bez diabetu. Metformin má také příznivé účinky u zvířat. Ne vždy prodlužuje jejich život, ale alespoň snižuje riziko vzniku nemocí souvisejících s věkem. Je to slibný kandidát a v loňském roce byla ve Spojených státech vyhlášena první klinická hodnocení metforminu jako lék na stárnutí, nikoli na cukrovku. Budou trvat asi šest let a budou se konat na třech tisících lidí ve věku 50 a více let,bude měřeno množství fyziologických ukazatelů. Toto je důležitý precedens, protože zaprvé jde o vůbec první klinické studie léku proti stárnutí u lidí. A za druhé, takové testy přibližují den, kdy vládní regulační orgány uznávají stárnutí jako nemoc. Dokud k tomu nedojde, žádná farmaceutická společnost nebude schopna uvolnit lék proti stárnutí pro zdravé lidi.
Který ze stávajících typů dopadů vypadá pro lidi slibněji?
- Pokud mluvíme o hlavních trendech v boji proti stárnutí, vybral bych dva základní přístupy. Prvním je zpomalení stárnutí, o kterém jsme již mluvili. A drogy zde, bohužel, přinášejí nejmenší účinek, soudě podle myší. V dnešní době je maximem, které mohou drogy udělat, zvýšení průměrné délky života o 20%. I nízkokalorická strava dává až 30%. Nejúčinnějším způsobem zpomalení stárnutí u zvířat je genetická manipulace. Je však jasné, že v případě lidí jde o nejméně použitelnou metodu, protože technologie úpravy genomu jsou v přípravném stavu a dosud nejsou připraveny k použití u lidí, zejména pokud jde o profylaktické použití. Existující techniky proti stárnutí tedy pravděpodobně pomohou zvýšit zdravou životnost.ale nedá vážný skok v délce života.
Druhým přístupem není zpomalit hromadění škod, ale je opravit je bodově, když se již nashromáždily. To je zejména základ přístupu Aubrey de Gray a jeho organizace SENS. Jedním z nejpopulárnějších startupů v této oblasti je Unity, která vyvíjí senolytika, léky zaměřené na selektivní ničení starých buněk. Normálně se buňky, které selhají v sebezničení, ale někdy se to nestane, a zůstávají v tkáních, i když již nefungují. Navíc tyto buňky uvolňují zánětlivé faktory, které mohou vyvolat imunitní odpověď a chronický zánět. Tyto buňky se nazývají senescentní nebo stárnuté buňky. A existuje hypotéza, že by bylo dobré takové buňky odstranit. To dělají senolytici. Při pokusech na myších prodloužili životnost o 10 až 15%. U lidí tyto léky procházejí pouze prvními fázemi klinických hodnocení a je příliš brzy mluvit o skutečném účinku. Ale pokud to bude fungovat, bude to také jedna z možností.
Celkově je podle mého názoru naše výhoda v tom, že v oblasti antiagingu existuje mnoho technologií a nepotřebujeme, aby každá z nich fungovala. Stačí, že alespoň několik z nich bude efektivní, a to už bude stačit k prodloužení vašeho života. A během této doby se mohou objevit nové, účinnější přístupy k terapii.
Jak se cítíte o biohackerech, kteří prostě nechtějí čekat, až bude něco zaručeno, a zkuste na sebe nedostatečně ověřené metody? Je tu nějaká odpovědnost vědců?
- Musíte pochopit, že většina vědeckých experimentů o účinnosti jedné nebo druhé metody ošetření se provádí na zvířatech, a ne vždy to, co funguje na myších, bude fungovat na lidech. Vědci objevují nové možnosti a jejich aplikace u lidí zkoumají lékaři po dokončení klinických hodnocení. Odpovědností vědce je proto varovat lidi, že prozatím tento nebo takový přístup nebyl na člověku testován. A pokud vím, většina vědců se o to snaží. A pak, zda použít nebo ne použít tuto nebo tu metodu, je individuální rozhodnutí každého, za které je každý sám odpovědný.
Ve skutečnosti je mnoho technik, které biohackery používají, klasické známé metody zdravého životního stylu, u nichž se ukázalo, že jsou účinné u lidí. Například při mírném cvičení a nízkokalorické dietě není nic špatného, pokud nejdete příliš daleko: nedochází k vyčerpání těla hladem, neopouštějí sacharidy úplně atd. V jiných případech, kdy účinek tohoto nebo tohoto přístupu na osobu nebyl prokázán, je nejdůležitější pečlivě zvážit všechny výhody a rizika. Například zelený čaj vykazuje při experimentech na zvířatech některé geroprotektivní vlastnosti. Zejména snížilo riziko rozvoje neurodegenerativních onemocnění a bylo spojeno s nízkou úmrtností u lidí. Nemá žádné vážné vedlejší účinky, takže při užívání zeleného čaje nevidím nic nebezpečného: možná to váš život neprodlouží,ale nedojde k žádnému zjevnému poškození. A pokud jde o rizikovější expozice s viditelnými vedlejšími účinky, stojí za zvážení. Většina léků, které zvyšují životnost zvířat, se však dnes prodává pouze na lékařský předpis, takže v některých případech pro vás vláda již myslela.
Co vás přimělo začít popularizovat vědu?
- Věřím, že jedním z hlavních úkolů vědců je vyprávět lidem o výzkumu, především o jejich vlastním. Protože pokud to vědec neudělá, udělá to někdo jiný. A pak může studie získat celou řadu nepodložených výkladů, závěrů atd. Oblast stárnutí v tomto smyslu je vynikajícím příkladem, protože v něm vždy bylo mnoho mýtů, které nebyly lidem nabízeny jako pramen věčné mládí. Proto je zvláště důležité hovořit o skutečném výzkumu, o tom, co má důkazní základnu. Ano, a já sám jsem vždycky rád vystupoval před lidmi, takže populární vědecké projevy jsou pro mě skvělým způsobem, jak spojit podnikání s potěšením.
Trvá přednáška a natáčení hodně času?
- Víc a víc. Na jedné straně je to skvělé, na druhé straně je stále obtížnější kombinovat toto s vědou. S přednáškami v tomto smyslu je to jednodušší, protože nemusí být přepsány pokaždé, stačí je doplnit novým výzkumem, aniž by se změnil hlavní obsah. Video je obtížnější, protože každé video potřebuje nový materiál. Ale náš tým se nyní rozšiřuje, přicházejí noví lidé a doufám, že nám to pomůže udělat zajímavější práci.
Naše soutěž se jmenovala „Objev roku“a které z nedávných objevů ve vašem oboru vás nejvíce překvapilo, vypadalo to jako zprávy ze světa sci-fi?
- Minulý rok jsem byl ohromen studií, ve které se vědcům poprvé podařilo 3D tisknout celé lidské srdce z vlastních buněk pacienta. Byla to pravda, velikost králíka, ale anatomicky to člověka úplně opakovalo. Toto téma není zdaleka naší laboratoře, přesto mě to inspirovalo. Buňky, které se staly „inkoustem“pro tiskárnu, byly získány z lidské tukové tkáně, transformovány do indukovaných pluripotentních kmenových buněk a poté do buněk svalové tkáně a stěn krevních cév. Ještě před 15 lety nebylo možné si představit tisk celých orgánů a v blízké budoucnosti to může mít velký význam pro transplantologii - umožní transplantaci provést velmi rychle, nečekat na vhodný dárcovský orgán a vyhnout se problémům s imunitní odpovědí.
Jak můžete posoudit úroveň výzkumu ve vašem oboru v Rusku ve srovnání s předními světovými týmy? Kde jsou ruští výzkumníci silní a kde zaostávají?
- Máme velmi dobrou školu bioinformatik. Fakulta bioinženýrství a bioinformatiky na Moskevské státní univerzitě, kterou jsem absolvoval, připravuje odborníky v této oblasti a opravdu silné. Zdá se mi, že Rusko je jednou z vedoucích zemí v této oblasti. Experimentální biologie má potíže a je spojena zejména s vysokými náklady na experimenty na zvířatech. V oblasti stárnutí vyžadují zvláště velké zdroje. Jak jsme diskutovali, testování léku na prodloužení života u myší vyžaduje jeho podávání každý den po dobu asi čtyř let. A léky jsou drahé a skupiny myší by měly být dost velké: desítky zvířat v kontrolní i experimentální skupině. Ve Spojených státech existuje pro tyto experimenty samostatný státní program sponzorovaný ministerstvem zdravotnictví,protože si to nemůže dovolit ani jedna laboratoř. Pokud jde o pokusy na zvířatech, ztrácíme, ale naše silná stránka je v matematice a informatice. Proto je velmi důležité nadále podporovat vzdělávání a práci těchto odborníků. Obecně věda dnes nemá teritoriální hranice. Takže v boji proti stárnutí děláme všichni společnou věc.
Autor: Ekaterina Erokhina