Жизнь и смерть на кончике хромосомы
15 сентября 2015 г. здоровая сорокачетырехлетняя американка Элизабет Пэрриш стала первой «ГМ-женщиной»: в медицинской клинике Боготы ее подвергли запрещенной в США процедуре. Она получила более ста инъекций двух экспериментальных генно-инженерных препаратов, призванных повернуть вспять процессы клеточного старения в ее организме. Так бывшая домохозяйка, основавшая к тому времени небольшой биотехнологический стартап, стала, по ее словам, «нулевым пациентом» генной терапии самого коварного и неизбежного для всех людей заболевания – старости
До рискованного эксперимента над собой, который она скрыла даже от своей семьи, Лиз Пэрриш была обычной мамой, занимавшейся домом и помогавшей мужу в семейном бизнесе. Все изменилось в январе 2013 г., когда она узнала, что ее девятилетний сын болен диабетом 1 типа. Болезнь была грозной, но управляемой, однако в детской больнице Сиэтла она увидела сотни детей с самыми тяжелыми заболеваниями – раком, болезнями сердца, повреждениями мозга, многим из которых современная медицина, несмотря на все свое могущество, ничего не могла помочь.
Потрясенная увиденным, Лиз начала искать новые перспективные лекарства и медицинские разработки, которые могли бы радикально изменить положение дел. Посещая медицинские конференции, она останавливала исследователей и экспертов в коридорах с вопросом: «Как ваши работы могут помочь детям?». На одном из таких собраний она услышала о теломерах – крошечных участках ДНК на концах хромосом, играющих роль внутренних «молекулярных часов» организма. И здесь, благодаря людям, искавшим лекарство от старости, Лиз наконец-то получила ответ на свой вопрос – ведь исцеление от самой смерти должно помочь всем.
Той же осенью она познакомилась с ведущим специалистом по теломерам, известным микробиологом и генетиком Биллом Эндрюсом, и результатом этой встречи стало создание компании BioViva с целью использовать прорывные научные открытия для омоложения всего тела на клеточном уровне.
Так что же и с какой целью ввели в организм Элизабет Пэрриш в сентябре 2015 г.? Это были две генно-инженерные конструкции, созданные в BioViva на основе ослабленного аденоассоциированного вируса. В одну из них был встроен ген, кодирующий ингибитор миостатина, белка, вызывающего атрофию мышц, характерную для пожилого возраста. Во вторую – ген, кодирующий теломеразу, фермент, который «пришивает» новые нуклеотиды к теломерам.
Теломераза содержит короткую молекулу РНК, комплементарную участку теломеры. При связывании с теломерой эта РНК используется как матрица для последовательного синтеза цепи всей теломерной ДНК. Вторая цепь ДНК достраивается в ходе следующего деления клетки.
Теломеры, состоящие из одинаковых повторяющихся нуклеотидных повторов, по сути, играют роль «защитных колпачков», не давая хромосомам соединяться друг с другом. При повторных клеточных делениях хромосомы теряют свои «кончики» в результате неполного копирования в процессе удвоения ДНК, и теломеры укорачиваются. Этот процесс сопровождает старение клетки, жизнь которой, как и сами теломеры, заканчивается после 50 клеточных циклов (предела Хейфлика). Исключение составляют лишь стволовые и, увы, раковые клетки: они не стареют и способны делиться практически бесконечно, при этом длина их теломер, как и у половых клеток, поддерживается активной работой фермента теломеразы. В остальных клетках ген, кодирующий этот белок, обычно «выключен».
Прогрессирующее укорочение теломер увеличивает риск возникновения рака, а также вероятность развития сердечно-сосудистых заболеваний, диабета 2 типа, хронической обструктивной болезни легких и некоторых форм деменции.
С помощью вирусных векторов, которые могут встроиться в любую клетку, в организм Лиз было внесено множество «рабочих» копий гена теломеразы. Через три года после эксперимента оказалось, что длина ее теломер увеличилась, и, судя по этой длине, клетки стали почти на 30 лет моложе! Это особенно важно, потому что обследование перед экспериментом показало, что Элизабет Пэрриш имеет аномально короткие теломеры, соответствующие шестидесятилетнему возрасту, а не возрасту женщины 44 года. Что касается действия другого препарата, то он тоже оказался эффективным: масса мышц Лиз увеличилась, а внутримышечного жира – уменьшилась. Сейчас она чувствует себя энергичной и здоровой, и у нее не обнаружено никаких признаков рака, который, как опасались, могла спровоцировать активация теломеразы.
Как известно, у людей длина теломер при рождении составляет 15–20 тысяч пар нуклеотидов, а к концу жизни уменьшается втрое. Однако надо учесть, что речь идет о средних показателях, и измеряются они у человека только для белых кровяных телец (лейкоцитов). К слову сказать, другие живущие на нашей планете организмы то и дело преподносят ученым «теломерные» сюрпризы. Поэтому, несмотря на огромный экспериментальный материал по этой теме, ответов пока меньше, чем вопросов.
Что мы знаем и чего не знаем о теломерах?
Теломеры – концевые районы хромосом, играющие роль «защитных колпачков». Широкий интерес к ним вызван появлением теории, согласно которой клеточное старение является следствием укорочения теломер с возрастом
У идентичных близнецов теломеры одинаковые?
Размер теломер может отличаться на разных плечах одной хромосомы, в разных клетках, тканях и органах, у близнецов, у разных индивидов, у разных видов. С чем такая изменчивость связана и каково ее функциональное значение, до сих пор непонятно.
У кого теломеры длиннее – у мыши или слона?
У слона она составляет всего 14 тыс. пар нуклеотидов, а у некоторых линий лабораторных мышей – в 10 раз больше. Есть мнение, что это связано с имеющимся у крупных организмов механизмом защиты от рака.
Чем старее – тем короче? Или нет?
Зависимость размера теломер от возраста не универсальна: у разных организмов (а иногда и у одного и того же организма) их длина может со временем уменьшаться или расти, а у многих такой зависимости вообще нет.
Фермент теломераза – это белок?
Теломераза – красивый пример комплекса белка и РНК – родственника ДНК, «древней» молекулы, которая исполняет в клетке самые разные функции. В нашем случае белок играет роль фермента, а РНК служит матрицей для сборки теломеры.
Не только возраст виноват?
Дефекты двух генов человека (SETX и ATM) ведут к развитию нейродегенеративных заболеваний, связанным с ускоренным укорочением теломер. Именно эти гены кодируют белки, которые поддерживают длину теломер у долгоживущих летучих мышей.
Секс или жизнь?
Окислительный стресс и голод, который испытывают самцы подвязочного ужа во время брачного сезона, повреждает ДНК, а энергия, которая могла бы быть потрачена на ее «ремонт», тратится на охоту за самкой. Поэтому они живут меньше самок и быстрее старятся.
Хочешь жить долго – медитируй!
По мнению генетика Э. Блэкберн, получившей Нобелевскую премию за исследования механизмов старения клеток и открытие теломеразы, медитативные техники оказывают положительное влияние на длину теломерных участков и активности этого фермента.
«Наука из первых рук»
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
