Алексей Москалев - 120 лет жизни – только начало. Как победить старение?
Еще один пример генной терапии для достижения долголетия реализовали в 2013 году ученые из Колледжа Альберта Эйнштейна. Генная терапия гипоталамуса мышей, подавляющая противовоспалительный ген, отвечающий за врожденный иммунитет, позволила увеличить их продолжительность жизни на 12 %. Это достижение уникально не только как результат успешного применения генной терапии, но и как возможность повлиять на здоровье и долголетие организма, прицельно «омолодив» всего лишь одну структуру тела, отвечающую за нейроэндокринную регуляцию — гипоталамус.
Генная терапия, основанная на вирусах, до сих пор редка при лечении возраст-зависимых патологий у человека. Однако на поздних стадиях клинических испытаний уже имеются генотерапевтические препараты для лечения других, так называемых моногенных, болезней, в частности муковисцидоза, наследственной слепоты и глухоты. Следует ожидать появления новых средств и против старческих болезней.
Первый разрешенный препарат для генной терапииВ конце 2012 года на территории Европейского союза впервые было разрешено использовать препарат, предназначенный для генной терапии. Препарат Alipogene tiparvovec генетически регулирует уровень жиров в крови, излечивая панкреатиты и предотвращая ранние инфаркты и инсульты.
Препарат изменяет ген, кодирующий производство фермента липопротеинлипазы, при недостаточности которого в крови резко повышается уровень частиц, участвующих в транспортировке жиров в крови.
По сути, препарат представляет собой нормальный ген липопротеинлипазы, «упакованный» в ДНК вирусного вектора (частица, которая используется для доставки генетического материала в клетки-мишени). В данном случае вирусный вектор представляет собой аденоассоциированный вирус, практически безвредный для организма.
К сожалению, использование некоторых вирусных носителей увеличивает вероятность опухолевого процесса и лейкемии. Революционные результаты обещает новый подход к генной терапии, называемый «Криспар». В отличие от прежних методов, конструкция «Криспар» редактирует нужный участок хромосомы очень точно, не повреждая ее. Данная методика позволяет не только редактировать отдельные буквы в ДНК, но и добавлять в хромосому новые гены, удалять вредные старые варианты, ставить метильные метки. В апреле 2014 года ученые из Массачусетского технологического института «исцелили» взрослую мышь от наследственной болезни печени при помощи метода «Криспар». В ближайшее время стоит ожидать использования этого метода для борьбы с возраст-зависимыми заболеваниями и раком. Возможно, нам удастся продлить молодость каждого конкретного человека, если мы прочитаем его геном и отредактируем все известные нам на сегодняшний день ошибки в ДНК, предрасполагающие к хроническим заболеваниям.
Клеточная терапия
Сенесцентные клетки, которые накапливаются в организме при старении, подают неправильные сигналы, ускоряющие процессы старения, и активно разрушают окружающую их ткань, вызывают хронические воспалительные процессы, стимулируют образование опухолей. Ученым из Рочестерского клинического колледжа под руководством Яна ван Дурсена удалось создать генетически модифицированную мышь, при добавлении в корм которой особого вещества все сенесцентные клетки погибают. Регулярное очищение организма животных от сенесцентных клеток позволило замедлить начало таких возраст-зависимых патологий, как утрата жировой и мышечной ткани, развитие катаракты. Кстати, здоровая иммунная система, по-видимому, успешно справляется с этим сама, однако это свойство постепенно утрачивается при старении. В настоящее время в нескольких лабораториях мира ведется разработка методов удаления из организма человека сенесцентных клеток.
Терапия стволовыми клеткамиКак мы уже знаем, стволовые клетки — это незрелые клетки, которые покоятся в ткани до тех пор, пока не возникает необходимость восстановления численности зрелых клеток определенного типа. Программа клеточного старения может быть активирована различными стресс-факторами даже в стволовых клетках. Поэтому убыль количества функциональных стволовых клеток, утрата их способности к делению является одной из причин возраст-зависимого нарушения регенерационной способности организма.
Одним из способов решения данной проблемы может быть искусственное введение в организм взрослого человека дополнительного количества стволовых клеток. Данные клетки должны быть получены из организма самого пациента, в противном случае нельзя будет избежать их отторжения, так как они будут чужеродными.
Небольшое их количество можно получать, например, из пуповинной крови младенца, после чего замораживать ее в жидком азоте, хранить до необходимого момента и прививать этому же человеку в зрелом возрасте. Эта процедура требует создания специализированных банков пуповинной крови, и подобные учреждения уже появляются на рынке — например, Гемабанк Института стволовых клеток человека.
Стволовыми клетками из пуповинной крови лечат некоторые формы рака крови. К сожалению, количество получаемых таким образом стволовых клеток недостаточно для лечения возраст-зависимых патологий, а образцы за время хранения часто подвергаются повреждению и бактериальному заражению.
Еще одним потенциальным источником клеток для регенерации поврежденных и стареющих тканей являются мезенхимальные стволовые клетки. Они сосредоточены в красном костном мозге и жировой ткани. Сначала делается пункция ткани, а затем отделение стволовых клеток и их размножение вне организма, после чего возможна их модификация или целенаправленное введение в ту часть организма, которая требует регенерации. Клинические испытания показали, что введение донорских стволовых клеток в поврежденные участки мозга улучшает состояние пациентов, перенесших инсульт. Введение мезенхимальных стволовых клеток помогает лечить ишемическую болезнь сердца и повышает выживаемость пациентов с инфарктом миокарда.
Очень перспективной является комбинация клеточной терапии с геропротекторами. Оказалось, что даже кратковременная предобработка сердечных стволовых клеток препаратами рапамицином и ресвератролом перед введением старым мышам, перенесшим инфаркт, повышает их активность и скорость регенерации.
Одним из наиболее современных подходов является перепрограммирование собственных зрелых клеток в подобие эмбриональных стволовых клеток. При этом образуются так называемые индуцированные плюрипотентные клетки (iPS). Полезным свойством этих клеток, напомним, является их способность при созревании превращаться в любые типы соматических клеток. Данное открытие имеет некоторую предысторию. Перенос ядра эмбриональной стволовой клетки во взрослую клетку или искусственное слияние этих двух типов клеток приводят к возникновению у зрелых клеток свойств, присущих стволовым незрелым клеткам. На этом основании было выдвинуто предположение о наличии регуляторных белков, обусловливающих свойства стволовой клетки. В 2006 году профессором Синьей Яманакой было показано, что генная терапия с помощью ретровируса с введением четырех определенных генов во взрослые дифференцированные клетки переводит их в состояние плюрипотентных стволовых клеток. За это открытие Яманака был удостоен Нобелевской премии. Впоследствии аналогичного эффекта удалось достичь введением всего двух из этих факторов. Наконец появились данные, свидетельствующие о том, что опасную ретровирусную модификацию клеток можно будет заменить на химическую стимуляцию нужных генов, но это дело будущего.
Перепрограммирование открывает широкие возможности: неограниченного воспроизводства и увеличения количества стволовых клеток, преобразования одних типов дифференцированных клеток в другие, что сделает возможным регенерацию определенных тканей и целых органов человека. В настоящее время проходит активное тестирование применения iPS для регенерации. Уже есть успешные разработки по воссозданию эритроцитов, клеток кожи, мышц, хряща и костной ткани.
Использование стволовых клеток и iPS имеет несколько подводных камней. Некоторые виды рака, по-видимому, возникают из раковых стволовых клеток. Поэтому манипуляции со стволовыми клетками вне организма и последующее их введение может спровоцировать опухоли, так называемые тератомы. Кроме того, стволовые клетки, для того, чтобы пойти по пути созревания и регенерации ткани, должны получать адекватные необходимые стимулы от своего окружения, такие как гормоны, факторы роста, цитокины, межклеточные контакты. Введение даже новых стволовых клеток в старый организм приводит лишь к кратковременной пользе, так как системные изменения и старение стволовых ниш приводит к неправильному созреванию потомков стволовых клеток. Установлено, что индуцированный нейрогенез в тканях мозга, например в гиппокампе, способствует забыванию имеющихся знаний. Не придется ли для омоложения мозга пожертвовать накопленным жизненным опытом?
