Не стареть и жить бесконечно – извечная мечта человечества, но в XXI веке спрос на бессмертие кратно вырос. В разработки в области замедления старения вкладываются самые богатые люди мира, в том числе из Силиконовой долины. Многие биотехнологии держатся в секрете, и это одна из причин настоящего ажиотажа вокруг недавней презентации в Бостоне достижений клеточного перепрограммирования.
Конференция собрала виднейших учёных, специализирующихся на изучении стволовых клеток. Многие из них пытаются моделировать в лаборатории процесс развития человеческих клеток во время беременности и вырастить те или иные части тела. Благодаря этим экспериментам были созданы, например, искусственные клетки сетчатки, которые пересаживали людям с серьёзными нарушениями зрения и получали многообещающие результаты.
Молекулярные программы, используемые для развития частей тела, как считают биотехнологи, способны отмотать назад тот же процесс и таким образом сделать старый организм моложе. Первые несколько дней клетки человеческого эмбриона могут превращаться в любую ткань, а затем начинают помогать созданию различных органов тела. Японский учёный Синъя Яманака обнаружил, что этот процесс можно обратить вспять. В 2006 году он изобрёл метод возвращения взрослых клеток в эмбриональное состояние. Его работа показала, что клетки можно омолодить в лаборатории во многом благодаря активации четырёх генов, ответственных за производство четырёх репрограммирующих молекул, известных как факторы Яманаки.
Учёный Синъя Яманака изобрёл метод возвращения взрослых клеток в эмбриональное состояние.Фото: Shizuo Kambayashi/AP/TASS
В 2012 году Синъя Яманака получил Нобелевскую премию, а в 2022-м был приглашён на работу в секретную американскую компанию Altos Labs, которую, по слухам, финансирует основатель Amazon Джефф Безос. Тогда же команду Altos пополнили ещё три лауреата Нобелевской премии: биохимик Дженнифер Дудна, специалист в области белковой инженерии Фрэнсис Арнольд, а также молекулярный биолог и вирусолог Дэвид Балтимор. На тот момент главным приобретением Altos Labs считался испанский биохимик и специалист по биологии развития Хуан Карлос Исписуа Бельмонте, которого в 2018 году журнал Time назвал одним из самых влиятельных людей в сфере здравоохранения.
Бельмонте, который везде появляется в синем спортивном пиджаке, с 2016 года признан лидером в области экспериментов по омоложению животных или частей их тел. Тогда он впервые сообщил, что больные мыши после получения коктейля для специального перепрограммирования белка жили на 30 процентов дольше, чем ожидалось.
В 2017 году он проводил первые эксперименты по выведению гибридов животных и людей. Для этого использовались эмбрионы свиньи, которым во время беременности свиноматки ввели человеческие стволовые клетки. Это способствовало росту мышц и органов эмбрионов, но не мозга.
Выяснилось, что на каждые 100 тыс. клеток свиньи развивается только одна человеческая клетка.
Затем Бельмонте уехал в Китай, где в лаборатории Центра биомедицинских исследований приматов в Куньмине при его участии были созданы первые эмбрионы химеры человека и обезьяны. Исследователи ввели стволовые клетки человека 132 шестидневным эмбрионам макаки. 10 дней спустя большинство из них – 103 – всё ещё развивались с использованием как обезьяньих, так и человеческих клеток.
«Поскольку мы не можем проводить определённые типы экспериментов на людях, важно, чтобы у нас были лучшие модели для более точного изучения и понимания биологии и болезней человека», – заявил тогда учёный.
«Создание химеры человека и нечеловекообразного примата, вида, более тесно связанного с человеком на временной шкале эволюции, чем все ранее использовавшиеся виды, позволит нам лучше понять, существуют ли эволюционно навязанные барьеры для создания химеры и существуют ли средства, с помощью которых мы можем их преодолеть».
Хуан Карлос Исписуа Бельмонте
испанский биохимик и специалист по биологии развития
Во время выступления в Бостоне Бельмонте сообщил, что изменение возраста тканей, то есть омоложение, возможно в случае перепрограммирования или сброса эпигенома. Эпигеномом называется совокупность элементов управления, определяющих активность генов, но не затрагивающих первичную структуру ДНК. Эти элементы управления могут модулировать отдельные гены или большие участки хромосом. Бельмонте убеждён, что в основе процессов старения и возникновения многих заболеваний лежит «нарушение регуляции» этих систем контроля. Как он утверждает, перепрограммированные клетки становятся более устойчивыми к стрессу и повреждениям.
Кроме того, был озвучен ещё один способ омоложения клеток. Некоторые исследователи подозревают, что старение вызывает потеря клетками контроля над частью так называемой мусорной ДНК, которая составляет 45 процентов человеческого генома. Эта ДНК представляет собой остаток генов, известных как мобильные элементы, или прыгающие гены, которые, подобно вирусам, способны создавать собственные копии.
Исследователи Центра биологических исследований Джун Ву и Хуан Карлос Исписуа Бельмонте.Фото: imago/Xinhua/TASS
Роль этих генетических элементов остаётся загадкой. В некотором смысле они могут быть полезны, помогая людям развиваться, смешивая и сопоставляя фрагменты генетического кода, но также они рассматриваются как причина проблем со здоровьем. Известно, что с возрастом способность подавлять эти элементы постепенно ослабевает из-за ряда факторов, включая изменения в эпигеноме. Как полагают некоторые исследователи, между прыгающими генами и эпигеномом идёт постоянная битва, в которой клетки с годами начинают проигрывать.
Хуан Карлос Исписуа Бельмонте с целью проверки этой связи использует генетические препараты для искусственного подавления элементов – в первую очередь препарат под названием LINE-1, который сам по себе составляет около 18 процентов генетического кода человека.
В результате учёный намерен добиться эффекта омоложения, схожего с полученными при использовании технологии перепрограммирования.
В частности, согласно неопубликованным данным, хрящи мышей можно «омолодить» путём перепрограммирования или подавления эффектов мобильных элементов, говорит он.
Такие сведения ещё должны быть подтверждены, но многие коллеги Бельмонте уверены, что он действительно нашёл способ замедлить и даже обратить старение вспять.
«Работая в Altos, они вынуждены работать», – замечает профессор Института Уайтхеда при Массачусетском технологическом институте Рудольф Йениш.
Действительно, Altos Labs с капиталом в 3 млрд долларов входит в число лидеров по получению финансирования среди биомедицинских стартапов всех времён, если не является самым богатым из всех. Компания основала институты в Кембридже, Сан-Диего и в районе залива Сан-Франциско. Её уже называют биомедицинской версией OpenAI, выпускающей умных чат-ботов. Как и OpenAI, Altos накопила технические таланты и финансовые ресурсы, и она привлекает всеобщее внимание, поскольку занимается технологиями, которые могут коренным образом изменить общество.
Однако увенчаются ли поиски эликсира вечной молодости успехом – большой вопрос. Для Джеффа Безоса, которому в следующем году исполнится 60 лет, – особенно актуальный.
04 апреля 2023