Ученые замедляют старение, увеличивая продолжительность жизни клеток
Если замедлить старение клеток, из которых состоит организм, он будет жить дольше
Продолжительность жизни человека связана со старением наших отдельных клеток. Группа исследователей Калифорнийского университета в Сан-Диего расшифровала основные механизмы, лежащие в основе процесса клеточного старения. Исследователям удалось генетически изменить эти процессы, чтобы продлить срок жизни клеток.
Клетки, включая дрожжи, растения, животных и человека, содержат цепи регуляции генов, которые отвечают за многие физиологические функции, включая старение. «Эти генные цепи работают подобно нашим домашним электрическим сетям, которые управляют такими устройствами, как электроприборы и автомобили», — говорит профессор Нан Хао, ведущий автор исследования.
Ученые обнаружили, что под контролем центральной цепи регуляции генов клетки не обязательно стареют одновременно. Представьте себе автомобиль, у которого изнашивается либо двигатель, либо трансмиссия, но не обе детали одновременно. Тогда машина минимально проживет столько, сколько живет двигатель, и «умрет» с совершенно «молодой» трансмиссией. Но если научиться переключать процесс старения с двигателя на трансмиссию и обратно, продолжительность жизни такой машины будет равна полной сумме жизни двигателя и трансмиссии. Это может быть в два раза дольше.
Ученые показали, что примерно половина клеток стареет в результате постепенного снижения стабильности ДНК, в которой хранится генетическая информация. Другая половина стареет, потому что в них уменьшается количество митохондрий — энергетических станций клетки. Если научиться переключать эти пути старения, то действительно получится похоже на «двигатель» и трансмиссию».
Пока на дрожжах
В новом исследовании ученые генетически перестроили цепь, контролирующую старение клеток. Они создали цепь отрицательной обратной связи, чтобы переключать процесс старения. Перестроенная схема работает как устройство, похожее на часы. Это так называемый генный осциллятор, который заставляет клетку периодически переключаться между двумя состояниями «старения», избегая длительного пребывания в одном из них и тем самым замедляя дегенерацию клетки.
Эти привело к значительному увеличению продолжительности жизни клеток, установив новый рекорд по продлению жизни с помощью генетических и химических вмешательств.
Как это часто делают инженеры-электрики, исследователи сначала использовали компьютерное моделирование основной цепи старения. Это помогло им разработать и проверить идеи, прежде чем создавать или изменять схему в клетке.
В ходе исследования группа изучала дрожжевые клетки Saccharomyces cerevisiae в качестве модели старения человеческих клеток. Дрожжевые клетки, которые были синтетически перемонтированы и старели под управлением устройства синтетического осциллятора, увеличили продолжительность жизни на 82% по сравнению с контрольными клетками, которые старели в обычных условиях.
«Наши клетки-осцилляторы живут дольше, чем любой из самых долгоживущих штаммов, выявленных ранее с помощью генетического скрининга», — сказал Хао.