Остановите время

Научившись контролировать процесс старения клеток, люди смогут всегда оставаться молодыми

В каждой из миллиардов клеток нашего организма находятся молекулярные «песочные часы», и с падением каждой песчинки в них приближается время, когда клетка перестанет делиться. Эти песчинки, буквы кода ДНК, которые составляют клеточные хронометры, - теломеры. Если человек научится настраивать такие хронометры, он получит эффективный способ борьбы с раковыми заболеваниями и даже сможет отсрочить старость. Но прежде нужно научиться узнавать, сколько на хронометре "натикало" времени. Решить эту задачу помогает метод измерения теломер, разработанный при поддержке британской организации Canсer Research UK. Метод был запатентован не так давно, но его применение уже привело к ряду удивительных открытий.

Теломеры, эти удивительные клеточные часы, находятся на кончиках хромосом и состоят из фрагментов ДНК. Одни и те же буквы генетического кода - C, G, A и T - повторяются в них снова и снова, так что каждая теломера состоит из маленького «слова» TTAGGG, скопированного примерно две тысячи раз. Количество букв в генетическом коде доходит до 12 тысяч, и точное число букв зависит от типа ткани: например, теломеры в клетках мозга длиннее, потому что те делятся реже.

Теломеры не являются генами - секциями ДНК, хранящими информацию о структуре белков, - они скорее выполняют функцию, сходную с той, которую имеют пластиковые наконечники на шнурках ваших ботинок: спасают хромосомы от «износа». Но при этом с каждым делением клетки сами теломеры сокращаются в среднем на 80 "букв", и на определенном этапе клетка уже не может делиться. Этот сигнал о старении до недавнего времени оставался неуловимым для ученых. Для измерения длины теломеры использовался молекулярный зонд, который должен был «цепляться» за TTAGGG: чем более длинный участок зонда прикрепится, тем длиннее теломера. Однако, когда теломеры становятся очень короткими, подобный метод измерения ненадежен.

Более точный метод измерения теломер, пригодный для использования в случаях, когда клетка почти полностью состарилась, разработан доктором Дунканом Баирдом из Кардиффского университета при поддержке Cancer Research UK. Он использовал подход к изучению молекул ДНК, предложенный ученым Лейстерского университета сэром Алеком Джеффрейсом, отцом генетической дактилоскопии. Метод, получивший название Stela (single telomere length analysis - анализ длины одной теломеры), уже показал свою полезность. До его появления считалось, что сложности с делением клеток начинаются, когда теломеры сокращаются до 4000-6000 "букв". Но теперь, по словам Баирда, выяснилось, что «в момент старения длина теломер достигает всего нескольких сотен "букв».

Возможно, подобный механизм развился как способ предотвращения рака у долгоживущих видов: ограничивая возможности деления клеток, он затрудняет их бесконтрольное размножение, наблюдаемое при злокачественных опухолях. Но такого рода защита хороша до поры до времени. Когда теломера сокращается до определенного предела, хромосомы при делении могут прикрепиться к другой клетке, вызвав ее повреждение и открыв дорогу раку. У раковых клеток «часы» перестают работать, так что, вернув теломеры к правильному режиму функционирования, можно добиться исчезновения опухоли. В начале июля ученые из Калифорнии смогли экспериментально подтвердить эту гипотезу: воздействуя на теломеры, они предотвратили развитие меланомы.

Благодаря методу Stela Баирд обнаружил, что длина теломер у разных людей может составлять от 8 тысяч "букв" до почти 18 тысяч. «Это на удивление большое различие, - отмечает ученый. - Но чтобы выяснить, влияет ли длина теломер на весь процесс старения, потребуются годы». Сейчас специалисты считают теломеры ключом к запуску этого процесса. Теорию подтверждает, в частности, сообщение ученых из Университета Брауна (Род-Айленд) о том, что у пятилетних бабуинов клетки с дефектными теломерами составляют около 4% соединительных тканей, тогда как у 30-летних обезьян их число возрастает до 20%.

Однако открытие Баирда говорит в поддержку еще одной гипотезы. Подобно тому, как мы наследуем рост от наших родителей - как бы «рождаемся со своим ростом», - возможно, мы рождаемся и с разным клеточным возрастом. Установлено также, что мужчины обладают более короткими теломерами и у них наблюдается более высокий уровень их разрушения, чем у женщин. В этом, вероятно, и кроется причина того, что средняя продолжительность жизни у мужчин куда меньше, чем у женщин.

Не исключено, что когда-нибудь будет найден способ остановить процесс разрушения теломер и это станет поворотным моментом в поисках эликсира молодости. Здесь у ученых есть повод для оптимизма: известно, что фермент под названием "теломерас" удлиняет хромосомы, добавляя к ним фрагменты TTAGGG.

Однако плохая новость заключается в том, что обычные клетки человеческого организма этот фермент, с помощью которого можно было бы "обмануть" процесс старения, не производят. Клетки стареют - и мы тоже (если, конечно, справедливо утверждение, что старение клеток - причина, а не следствие старения организма).

Используют теломерас только эмбриональные стволовые клетки и… раковые. В 90% случаев теломерас связан с неконтролируемым делением раковых клеток, так что применение фермента могло бы продлить вам жизнь, лишь если бы кто-то дал гарантию, что вы не заболеете раком.

У ученых, таким образом, двойная задача: создать лекарства, провоцирующие временное усиление активности этого фермента, и найти безопасный способ подавлять теломерас, производимый раковыми клетками.

Антителомерасные препараты могли бы помочь лечить рак на ранней стадии. Над решением этой проблемы работает, в частности, доктор Николь Кейт из Университета Глазго: он изучает «молекулярный переключатель», определяющий выработку теломераса в клетках.

Кроме того, ученые ищут способы сохранять теломеры без помощи теломераса. Так, в Стэнфордском университете созданы серии ДНК, названные «наноциклами», которые можно добавлять к фрагментам TTAGGG и прикреплять к кончикам хромосом. И возможно, когда-нибудь клеточные часы в самом деле повернутся вспять.

©The Daily Telegraph, UK, 2006

gzt.ru