Эликсир бессмертия

Как и их предшественники в Древнем Китае, современные алхимики до сих пор считают, что секрет долголетия находится в их руках, благодаря исследованиям, которые разомкнули связь между философским камнем и его возможностью ядерных трансформаций. Возраст старения и смерти, по крайней мере частично, контролируется генетическими механизмами, и сейчас среди магловских ученых по всему миру идет соревнование по выявлению соответствующих генов и молекулярных механизмов, чтобы с их помощью можно было создать эликсир бессмертия или какую-нибудь таблетку против старения.

Самая первая генетическая мутация, продлевающая жизнь, в гене под названием аде-1 была обнаружена у маленького круглого червя-нематоды Caenorhabditis elegans - одного из самых популярных объектов для подобных исследований. С тех пор как этот ген был открыт Майклом Классом из Университета Колорадо в Боулдере, другие гены пока не обнаружены. Исследования Синтии Кеньон по "группе червей" в Калифорнийском университете в Сан-Фаранциско показали, что определенное изменение генов аде-1 и daf-2 действует схожим образом, продлевая жизнь, и позволяют предположить, что у червей, как и у людей, возраст связан с тем, как сгорают потребляемые калории. Сокращение числа потребляемых калорий без искусственного недоедания является испытанным методом среди множества способов продления жизни и отсрочки старения. Некоторые ученые предполагают, что среднюю продолжительность жизни можно увеличить примерно на двадцать лет, если люди сократят потребление калорий на 30%. Поэтому неудивительно, что именно эквивалент гена daf-2 в человеческом организме отвечает за формирование точки стыковки в клетках, которая соответствует фактору роста инсулина и инсулиноподобному фактору роста, играющим важную роль в регулировании метаболизма. Кеньон говорит: "Возможно, некоторая часть нашего метаболизма управляет старением, таким образом, задача состоит в том, чтобы определить, какая именно это часть". Ее исследования также показывают, что возраст регулируется гормонами, и такие гормональные системы, по-видимому, эволюционировали так, чтобы репродуктивный период животного откладывался, когда внешние условия были очень суровыми, возникал недостаток питания и потомство скорее всего погибло бы.

Вкус и запах также могут влиять на продолжительность жизни. Группа Кеньон обнаружила, что, снизив способность червя воспринимать окружающие раздражители, можно увеличить срок его жизни более чем на треть. Вместо обычных двух недель эти животные жили три или четыре недели и оставались полными сил - для человека эквивалентом является скачок в увеличении срока жизни от 90 до 130 лет.

Это не означает, что мы должны придерживаться строгой диеты, например есть только свиные сосиски, чтобы оставаться молодыми. Это позволяет предположить, что химические сигналы из внешней среды, возможно феромоны или молекулы запаха или вкуса в пище нематод, влияют на скорость старения, воздействуя на гормональную сигнальную систему. Это открытие соответствует предыдущему, которое показало, что сигналы от репродуктивной системы влияют на продолжительность жизни червей.

Связь между сексом и смертью существовала всегда, потому что работа организма в общем-то сводится к поддержанию жизни до тех пор, пока он не продолжит свою генетическую линию в потомстве: яйцеклетки и сперматозоиды нужны, чтобы сохранить генетический материал, а объекты, к которым они присоединены, - тела - представляют собой просто одноразовые контейнеры для осуществления этой задачи. Кеньон обнаружила, что сигналы от зародышевых клеток (сперматозоидов и яйцеклеток у человека) сокращают продолжительность жизни, тогда как сигналы от соматических гонад, репродуктивных тканей, окружающих зародышевые клетки, - увеличивают, посылая похожие, но противоположные сигналы. Если удалить клетки, которые отвечают за производство зародышевых клеток, то животное остается молодым и живет намного дольше, чем обычно. Кеньон добавляет, что "долголетие не связано с отсутствием потомства, так как уничтожение и зародышевых клеток, и соматических клеток не меняет продолжительность жизни".

Другая ключевая задача в исследованиях по преодолению старения - выявление роли химических соединений, разрушающих ткани, - свободных радикалов, которые вызывают "окислительный стресс". Есть надежда, что преодоление такого стресса и восстановление от повреждений, которые он вызывает, смогут замедлить старение. Плодовые мушки дрозофилы живут примерно 45 дней, но если в ходе мутации меняется один ген, то насекомое может избавиться от стрессов, обусловленных жарой, голодом и вредом от гербицидов, вызывающих появление свободных радикалов, и жить на 35% дольше. Сеймур Бенцер из Калтеха назвал такой ген "геном Мафусаила", по имени персонажа Ветхого Завета, который жил 969 лет. В других исследованиях генетически модифицированные дрозофилы, в организме которых производятся дополнительные антиоксиданты для защиты от свободных радикалов, стали жить 75 дней, а некоторые жили и все 95 дней.

Другие эксперименты с червями показали похожие результаты. В одном из них выяснилось, что имитация двух естественных защитных систем организма, действующих против токсичных радикалов кислорода, с помощью препаратов под названием "синтетические каталитические очистители" позволяет увеличить продолжительность жизни на 50-100%. "Мы были поражены тем, что увидели в микроскоп, - говорит Гордон Литгоу из Buck Institute в Калифорнии, один из членов группы, - когда черви, не подвергавшиеся воздействию препарата, умирали, а те, которые прошли его применение, плавали полные жизни". Открытие того, что лекарство может продлить жизнь, "увеличивает нашу уверенность в том, что старение является разрешимой биологической задачей", - утверждает Литгоу.

Те же механизмы, по-видимому, работают и у млекопитающих и, возможно, у маглов. Мафусаиловы мыши с сопротивляемостью радикалам, живущие дольше на треть, были созданы с помощью удаления гена p66shc. Взрослые крысы, которым давали пищевые добавки, ацетилокарнитин и антиоксидант альфа-липоевую кислоту, были более энергичны, обладали лучшей памятью и, по словам Брюса Эймса из Калифорнийского университета в Беркли, "веселились и плясали макарену".

Другая цель исследований по поиску эликсира бессмертия - средство, которое позволит манипулировать специальными структурами, теломерами, находящимися на концах хромосом, хранилищах генов в клетках. Подобно пластиковым кончикам на обувных шнурках, теломеры препятствуют "изнашиванию хромосом". Теломеры сокращаются по мере деления клеток, до тех пор пока не уменьшатся до определенного размера, когда клетка больше не может делиться. В некоторых человеческих клетках - зародышевых, раковых и стволовых клетках эмбриона - используется особый энзим, теломераза, который помогает блокировать этот процесс сокращения и соответственно "обмануть" процесс старения и достичь бессмертия на клеточном уровне.

Кроме лекарств, существует еще один способ управления теломеразой - клонирование. Теломеры коров, клонированных в Центре передовых клеточных технологий в Ворчестере, штат Массачусетс, оказались длиннее, чем у обычных коров того же возраста, и в большинстве случаев даже длиннее, чем у новорожденных телят. Клетки клонированных коров совершенно не подвержены преждевременному старению, более того, по-видимому, в результате клонирования клетки оказываются более молодыми, чем те, из которых они были клонированы, каким-то образом "сбрасывая" показания возрастных часов.

Главная проблема теломеров заключена в том, что даже у очень старых организмов клетки сохраняют возможность делиться еще несколько раз, это позволяет предположить, что борьба со старением не ограничивается поддержанием возможности деления клеток. Другая проблема состоит в том, что теломераза активируется в 90% случаев заболевания раком, вызывая неконтролируемый рост, при котором клетки начинают делиться с высокой скоростью.

Были выявлены многие гены, отвечающие за старение в человеческом организме. Первым из них был ген, ответственный за развитие редкого заболевания, синдрома Вернера. Люди с такой болезнью стареют уже в юношеском возрасте. Их волосы седеют, кожа становится морщинистой, затем выпадают волосы, и обычно такие люди умирают, не дожив до пятидесяти лет. Американские исследователи обнаружили, что у таких больных поврежден ген, отвечающий за производство хеликазы. Этот энзим используется в процессе разделения или разматывания нити двойной спирали ДНК, который происходит при делении здоровых клеток, когда они собираются передать свой генетический материал через хромосомы своим дочерним клеткам. Если поврежденная хеликаза ускоряет старение, то, видимо, если исправить ее, можно продлить срок жизни больных.

Различные заболевания, связанные с возрастом, включая рак, атеросклероз, артриты и болезнь Альцгеймера, могут иметь общую причину в гене р21, говорит Игорь Ронинсон из Университета Иллинойса в Чикаго. Ген р21 выполняет роль тормоза, который блокирует рост клеток, когда их повреждают токсины или радиация, и дает им время восстановиться. В ходе нормального старения ген р21 блокирует деление клеток, когда они достигают определенного возраста. Однако исследования показали, что включение этого гена влечет изменения во множестве других: он подавляет более сорока генов, которые участвуют в репликации ДНК и делении клеток, блокируя рост клеток. В то же время р21 повышает активность примерно пятидесяти других генов, и некоторые из них связаны с развитием рака или возрастными заболеваниями. В результате клетки переставали расти, становились плоскими и зернистыми по внешнему виду и начинали производить энзимы, которые обычно производятся старыми клетками.

Помимо генетических исследований, направленных на поиск новых способов замедления старения, есть и другие, ориентированные на выращивание новых клеток и тканей, чтобы поддерживать тело в молодом состоянии долгое время. Как обсуждалось в шестой главе, один из идеальных способов - использовать стволовые клетки молодого зародыша, когда он состоит примерно из 100 клеток. Взрослое тело тоже содержит стволовые клетки, например в костном мозге, который производит клетки крови, хотя их возможности, по-видимому, ограниченны.

Роль этих клеток в процессе старения была определена в исследовании, которое, как это ни парадоксально, показало, что слишком большое содержание белков, препятствующих развитию рака, приводит к преждевременному старению мышей. Это позволяет предположить, что в организме нарушается баланс между усилиями по борьбе с раком и подверженностью старению (хотя такая теория "обмена" некоторыми учеными ставится под сомнение). Лоуренс Доунхауэр из Бейлоровского медицинского колледжа в Хьюстоне с коллегами получили мутировавшую мышь, у которой случайно возник особо активный вид белка р53. Это должно было оказаться хорошей новостью: р53 является одним из основных защитных механизмов клетки, останавливающим деление, "чинящим" ДНК и инициирующим смерть клетки при развитии рака. Как ожидалось, у мышей образовывалось меньше опухолей, однако они не жили дольше своих соседей. Средняя продолжительность их жизни сократилась примерно на 20% и составила 96 недель по сравнению со 118 у нормальных мышей. Мутировавшие мыши теряли вес и мышечную массу, страдали искривлениями позвоночника и хрупкостью костей, а их раны дольше заживали. Группа предполагает, что чрезмерное количество р53 останавливает деление стволовых клеток, которые обычно пополняют ткани кожи и костей у взрослых особей, и это приводит к преждевременному старению.

У эмбриональных стволовых клеток богатый потенциал - генетический рецепт и биологическое ноу-хау становиться любой клеткой, любой тканью или органом тела. С помощью правильных биохимических сигналов стволовую клетку можно направить по пути развития мышцы, которой можно заменить поврежденную при инфаркте ткань. Или формирования инсулярных клеток для лечения диабета. Или формирования клеток сетчатки глаза, которые можно использовать для восстановления слабеющего зрения. Или эндотелиальных сосудов для замены засоренных отложениями. Или клеток мозга, которые можно использовать при лечении болезни Паркинсона. Стволовые клетки имеют настолько разнообразный потенциал, что с их помощью можно производить неограниченные запасы органов и тканей, будь то сухожилия, кости, кровь или мозг, - для починки старых участков тела.

Поиск эликсира бессмертия продолжается. Хотя мы находимся еще далеко от того, чтобы увеличить срок жизни, как это сделал Фламель, на множестве направлений достигнут большой прогресс. Волдеморт однажды сказал Пожирателям смерти, что его цель - победить смерть. Без сомнения, он бы одобрил этот вид магловской магии.

Роджер Хайфилд

Проза жизни • "Гарри Поттер" и наука: Настоящее волшебство