Почем бессмертие для народа
Человек является уникальным видом: он многого добился благодаря своему разуму, создал сложное общество и достиг больших высот в науке и технике. Однако личные заслуги каждого индивида, его душа и опыт неизбежно перечеркиваются общим для всех финалом – смертью. Около 100 лет – вот и все, что нам отведено, и это ужасающе мало, если учитывать короткий период нашего «расцвета» сил и ума. Самое печальное, что в отличие, например, от бабочек, которые и не знают, что будут жить один день, человек осознает неизбежный конец и скоротечность бытия.
Вокруг темы смерти выросла целая культура, например, религии, в которых красной нитью проходит вопрос скоротечности нашей жизни и важности спасения души. Однако людей все чаще волнует не ее судьба, а бессмертие бренного тела. Можно ли жить вечно или хотя бы значительно дольше? Речь не идет о 10-15 дополнительных годах старости, которые нам обещают разумное питание и здоровый образ жизни, а о продлении существования на порядки и до бесконечности. Излишне говорить, что это в корне изменило бы все устройство нашего общества и имело бы огромную пользу для научного прогресса – ведь сегодня ученый тратит полжизни только на усвоение опыта предшественников.
До сих пор идея бессмертия была уделом сказок и фантастики, однако есть все основания полагать, что первые бессмертные люди родятся уже в этом веке.
Зачем жить вечно?
Многие люди утверждают, что не хотели бы жить вечно, видимо, считая, что это просто продолжительная старость. С точки зрения природы старение - это правильный и необходимый процесс. Поживший свое организм, наверняка, накопил травмы, болезни, паразитов, и нужно не кормить его, а освободить дорогу потомству. Подобный природный механизм защиты вида присутствует даже у простейших: бактерии, которые размножаются делением, не заполняют собой все пространство даже в идеальных условиях, поскольку происходит вырождение, проявляющееся в «бракованном» потомстве, не способном к нормальному делению.
Морской окунь алеутский живет минимум в два раза дольше человека, хотя особых причин для этого вроде бы и нет
Однако человек – не бактерия, он обладает разумом, что делает необязательным любые биологические регуляторы. Травмы мы научились лечить, пищу изготавливаем самостоятельно, а среду обитания приспосабливаем под себя. Нам не нужен природный механизм регулирования популяции, поскольку в условиях развитой цивилизации нестареющий человек способен прожить сколь угодно долго. Таким образом наступает долгожданный момент - пора «отменить» несправедливые природные ограничения. Причем это даже не метафизический вопрос – существуют уникальные организмы, потенциально бессмертные, причем пребывающие не в вечной старости, а в вечно молодом состоянии или стареющие чрезвычайно медленно.
Всего известно несколько таких примеров. На первом месте - кишечнополостная гидра, обладающая уникальными регенерационными способностями и способная бесконечно обновлять свой организм. Также ученым известна рыба Sebastes aleutianus или морской окунь алеутский, продолжительность жизни этой рыбы велика настолько, что человек не может наблюдать признаков ее старения. В настоящее время возраст подопытной особи достигает более 200 лет. Рекорды долгожительства и потенциальное бессмертие демонстрируют Pinus longaeva (сосна долговечная), которая живет уже около 5 тыс. лет, и антарктическая губка Scolymastra joubin, живущая около 20 тыс. лет.
Всю свою жизнь эти организмы только и делали, что потребляли пищу и выделяли отходы. Человек за это время мог бы сделать намного больше. К тому же, наша жизнь сама по себе - неоспоримая ценность. Что говорить – пусть не вечное, но длительное, измеряемое тысячелетиями существование могло бы открыть человечеству далекие звезды, пусть к которым занимает несколько десятков лет.
Что мешает жить вечно?
По большому счету человеческое тело - это машина, способная к регенерации. Наши клетки постоянно умирают и заменяются новыми, поэтому организм теоретически имеет неограниченный срок службы. Конечно, при серьезных повреждениях жизненно важных органов, например, клеток мозга или легких, полная регенерация невозможна, однако эту проблему можно было бы решить выращиванием новых органов, заменой их искусственными аналогами или терапией стволовыми клетками. Но, к сожалению, процесс старения, который ведет к смерти, имеет другие причины, нежели банальный износ нашей живой «машины». Именно они являются самой главной загадкой на пути к бессмертию.
Общие признаки старения хорошо известны: появление морщин вследствие исчезновения подкожного жира и потери упругости кожи, атрофия и перерождение внутренних органов, истончение костей, уменьшение мышечной массы, снижение эффективности работы желез внутренней секреции, ухудшение функционирования мозга и т.д. Существует некий набор факторов, которые запускают процесс умирания организма, блокировать этот процесс – значит, обрести бессмертие.
После открытия ДНК ученые наполнились оптимизмом: казалось, нужно только найти ген, отвечающий за включение механизма старения, а затем блокировать его и жить вечно. Однако, тщательно изучив процесс, ведущий человека к естественной гибели, исследователи поняли, что «волшебного выключателя», скорее всего, нет, и бессмертие --это комплекс различных факторов, причем невероятной сложности.Тем не менее, есть и хорошие новости. Прежде всего, удалось обнаружить несколько путей клеточной сигнализации и транскрипционных факторов, от которых зависит продолжительность жизни. Все они являются естественными природными механизмами, которые защищают организм от неблагоприятных условий. В частности, на продолжительность жизни косвенно влияет стресс-реакция генов на отсутствие питания.
Во время голода в организмах почти всех живых существ, от дрожжей до человека, активируется множество сигналов, таких как инсулиноподобный фактор роста (IGF-1), в результате чего организм претерпевает глобальные физиологические изменения с целью защиты клеток. В результате клетки живут дольше, а старение замедляется. К сожалению, голоданием невозможно добиться бессмертия, но IGF-1существенно снижает вероятность развития сердечно-сосудистых заболеваний. В целом, уменьшение количества IGF-1 повышает риск смерти, что свидетельствует о важности этого фактора в продлении жизни. В некоторых странах уже начато производство IGF-1 с помощью генноинженерного метода с использованием рекомбинантной ДНК. Возможно, дальнейшие работы над инсулиноподобным фактором роста снизят смертность, и это лишь один из множества механизмов продления жизни, которые имеет наш организм. Разумеется, это не так просто, как кажется – нельзя ввести IGF-1 или что-то подобное, и ожидать прибавки к прожитым годам. Имеется сложная взаимосвязь с другими факторами, достаточно заметить, что выработка IGF-1 связана с воздействием целого букета гормонов: соматотропного, тиреоидных, стероидов, глюкокортикоидов, инсулина. Предстоит длительная работа по складыванию этой мозаики в цельную картину.
Как жить вечно?
В настоящее время среди ученых все большую популярность приобретает эпигенетическая теория старения, которая утверждает, что оно не запрограммировано в геноме человека, а происходит из-за постоянного повреждения ДНК, приводящего в итоге к гибели организма. Как известно, хромосомы имеют концевые участки, теломеры, которые препятствуют соединению с другими хромосомами или их фрагментами (соединение с другими хромосомами вызывает тяжелейшие генетические аномалии). Теломеры представляют собой повторы коротких последовательностей нуклеотидов на концах хромосом. Фермент ДНК-полимеразы неспособен скопировать ДНК полностью, поэтому после каждого деления теломера в новой клетке получается короче, чем у клетки-родителя.
Еще в начале 1960-х годов ученые обнаружили, что клетки человека могут делиться ограниченное количество раз: у новорожденных 80-90 раз, а у 70-летнего - только 20-30. Это называется пределом Хейфлика, за которым следует сенесенс – нарушение репликации ДНК, старость и смерть клетки.
Таким образом с каждым делением клетки и копированием ее ДНК теломера укорачивается, как своеобразный часовой механизм, отмеряя жизнь клеток и всего организма в целом. Теломеры присутствуют в ДНК всех живых организмов, причем их длина разная.
Получается, почти все клетки человеческого организма имеют собственный «счетчик», отмеряющий продолжительность жизни. Именно в этом «почти», возможно, и кроется ключ к бессмертию. Дело в том, что природе пришлось сохранить некоторым клеткам бессмертие. В нашем организме существует два типа клеток, половые и стволовые, в которых присутствует специальный фермент, теломераза, удлиняющий теломеры при помощи специальной РНК-матрицы. Фактически идет постоянный «перевод часов», в силу чего стволовые и половые клетки способны делиться бесконечно, копируя наш генетический материал для воспроизводства и выполняя функцию регенерации.
Кишечнополостная гидра способна регенерироваться даже в случае рассечения надвое. Побочный эффект этой уникальной способности - бессмертие
Все остальные клетки человека не производят теломеразу и рано или поздно умирают. Это открытие стало началом сложной и сенсационной работы, которая в 1998 году завершилась грандиозным успехом: группа американских ученых смогла повысить лимит Хейфлика обычных человеческих клеток в два раза. При этом клетки оставались здоровыми и молодыми.
Добиться этого было очень непросто: в нормальные соматические клетки с помощью вирусных ДНК внесли гены теломеразной обратной транскриптазы, что позволило передать обычным клеткам способности половых и стволовых, т.е. возможность удлинять и поддерживать длину теломер. В результате «подправленные» биоинженерами клетки продолжали жить и делиться, тогда как обычные клетки старели и погибали.
Просто жить вечно?
Да, скорее всего, это и есть заветный ключ к бессмертию, но, увы, очень непростой. Проблема в том, что у большинства раковых клеток наблюдается достаточно высокая активность теломеразы. Другими словами, включение механизма удлинения теломер создает бессмертные клетки, которые могут превращаться в раковые. Некоторые ученые даже считают, что «счетчик» теломер является эволюционным приобретением, предназначенным для защиты от онкологических заболеваний. Большинство раковых клеток образуются из обычных, находящихся в предсмертном состоянии. Каким-то образом у них активизируется постоянная экспрессия генов теломеразы или другим способом блокируется укорачивание теломер, и клетки продолжают жить и размножаться, вырастая в опухоль.
Из-за этого побочного эффекта блокирование теломер многие ученые считают бесперспективным и опасным процессом, особенно когда речь идет обо всем организме. Проще говоря, можно омолодить определенные клетки, например, кожи или сетчатки глаза, но влияние разблокировки теломеразы на ткани всего организма непредсказуемо и, скорее всего, вызовет появления множества опухолей и быструю смерть.
Однако в прошлом году ученые из Медицинского факультета Гарварда дали нам надежду: они впервые применили активацию теломеразы в комплексе, не на наборе клеток, а на функционирующем организме.
Сначала исследователи полностью отключили теломеразу у мышей, состарив их. Мыши преждевременно старились: исчезла способность к размножению, уменьшился вес мозга, ухудшилось обоняние и т.д. Сразу после этого исследователи приступили к омоложению животных. Для этого активность теломеразы в клетках была восстановлена до прежнего уровня. В результате теломеры удлинились, и клеточное деление возобновилось, началось «волшебство» омоложения: запустился процесс восстановления тканей органов, вернулось обоняние, интенсивнее стали делиться нейральные стволовые клетки в мозге, в результате чего он увеличился на 16 %. При этом никаких признаков онкологических заболеваний не обнаружили.
Гарвардский эксперимент - это еще не лекарство от смерти, но весьма перспективное средство омоложения. Поскольку ученые не провоцируют выработку аномального количества теломеразы, а лишь возвращают ее уровень на момент молодости, можно существенно продлить жизнь человека с минимальным риском появления опухолей.
Жить вечно – реально?
Манипуляция теломерами в настоящее время является самым перспективным путем к бессмертию. Но здесь есть множество препятствий. Прежде всего, онкологические проблемы: даже омоложение с помощью теломеразы наталкивается на обилие факторов, повышающий риск раковых заболеваний. Экология, ослабление иммунной системы, болезни, неправильный образ жизни – все это создает хаотическое нагромождение элементов, которое делает активацию теломеразы непредсказуемой. Скорее всего, желающим обрести бессмертие придется быть здоровыми и тщательно следить за окружающей средой. На первый взгляд это сложно, но это не слишком высокая цена. Тем более наука нам помогает в этом: огромные средства, выделяемые на борьбу с раком, не в последнюю очередь помогают разработке средств продления жизни. Возможно, онкологическую проблему теломеразы в ближайшем будущем решить не удастся, но шанс скорого открытия надежного способа лечения рака очень велик.
В этом месяце ученые достигли еще одного серьезного прорыва на пути к бессмертию: они смогли полностью изменить процесс старения стволовых клеток взрослого человека, которые обновляют старые и восстанавливают поврежденные ткани. Это может помочь в лечении множества болезней, возникающих из-за возрастных повреждений тканей, а в перспективе и сохранить здоровье и хорошую форму до глубокой старости.
Исследователи изучили стволовые клетки молодых и пожилых людей и оценили изменения в различных местах ДНК. В итоге удалось обнаружить, что в старых стволовых клетках большинство повреждений ДНК связаны с ретротранспозонами, которые ранее считались «мусорной ДНК». В то время как молодые стволовые клетки способны подавлять транскрипционную активность этих элементов, пожилые стволовые клетки не в состоянии подавить транскрипцию ретротранспозон. Возможно, именно это нарушает регенеративную способность стволовых клеток и запускает процесс клеточного старения.
Подавив работу ретротранспозон, ученые смогли повернуть вспять процесс старения человеческих стволовых клеток в пробирочной культуре. Кроме того, удалось вернуть их к более ранней стадии развития, вплоть до появления белков, которые участвуют в самообновлении недифференцированных эмбриональных стволовых клеток. Взрослые стволовые клетки мультипотентные, другими словами они способны заменить любое количество определенных соматических клеток в ткани или органе. Эмбриональные клетки в свою очередь могут превращаться в клетки любой ткани или органа.
Теоретически новая методика позволит в будущем запустить процесс "абсолютной" регенерации, когда взрослый организм с помощью собственных, модифицированных в эмбриональные, стволовых клеток сможет чинить любые повреждения и длительное время, а может и вечно, поддерживать тело в отличном состоянии.
Вечная жизнь: перспективы
Анализируя результаты работы над «лекарством от смерти», можно с большой уверенностью утверждать, что первые шаги на пути к бессмертию мы сделаем уже в этом столетии. Первоначально процесс «отмены» смерти будет сложным и поэтапным. Сначала будет отлажена и омоложена иммунная система, которая должна справиться с отдельными раковыми клетками и инфекциями. Способ уже известен: ученые знают, что старение иммунных клеток управляется все теми же теломерами – чем они короче, тем ближе смерть лейкоцита. В этом году ученые из Лондонского университетского колледжа обнаружили у пожилых людей новый сигнальный механизм, который деактивирует лейкоциты, даже имеющие длинные теломеры. Таким образом, нам уже известны два способа омоложения иммунной системы. Следующим этапом в продлении жизни станет восстановление специфических тканей: нервной, хрящевой, эпителиальной и т.д. Так, шаг за шагом произойдет обновление организма и начало второй молодости, за которой последует третья, четвертая и т.д. Это будет победой над старостью и унизительной малой, для разумного существа, продолжительностью жизни. Жизненный путь человека станет в несколько раз длиннее, а здоровье намного крепче.
Рано или поздно будет найден «универсальный» процесс, учитывающий множество факторов, влияющих на процессы старения. Он будет тесно связан с физиологией конкретного человека. Возможно, «лекарство от смерти» будет базироваться на сложном автоматизированном комплексе, постоянно регулирующем экспрессию определенных генов. В этой технике нет ничего фантастического: мы добились больших успехов в автоматизации, а со временем ДНК-чипы и программируемые вирусы смогут выполнять «тонкую настройку» наших тел. В этот момент можно будет окончательно поставить точку отношениях человека со смертью – человек бесповоротно станет хозяином своей судьбы и сможет достичь поистине небывалых высот.
Михаил Левкевич / CNews
Поделиться