Старіння неможливе для науки
Ми можемо затримати старіння, але не з еліксиром молодості. Декілька омолоджуючих процедур повинні будуть гальмувати різні шкідливі біохімічні механізми.
Старіння, тепер неминуче, могло б затриматися.
Джері Гей, Тоні Стоун Імідж
Багато культур хотіли затримати старіння. Сьогодні макробіотичні дієти, оновлена індуїстська практика, альтернативні гормонотерапії та кілька інших чудодійних методів лікування обіцяють молодості, яку вони не можуть відновити.
Лікарі знайшли способи лікування захворювань, які з віком частішають, таких як рак або серцево-судинні захворювання, і за останні 120 років досягнення в гігієні та відкриття антибіотиків зросли. Тривалість життя в промислово розвинених країнах. Однак жодна речовина не затримує та не уповільнює вроджені механізми старіння та занепад фізіологічних функцій. Коли одному вдається вилікувати хворобу від старості, незабаром виникає інша. Люди старше 80 років часто мають інвалідність, хоча іноді ЗМІ роблять заголовки 90-річного марафонця.
Однак нічого не можна сказати про те, що ми не зможемо затримати старіння. Починаючи з 1980 року, багато біологів отримували хороші результати у тварин, хоча методи не застосовуються до людей. Стан досліджень старіння нагадує стан атомної фізики наприкінці 1920-х: фізики щойно відкрили світ, але не було відомо, як використати ці сили. Дослідження старіння нещодавно просунулися, але чи буде цього прогресу достатнім, щоб відсунути наші роки немочі?
Ще ні. Спочатку біологи повинні краще зрозуміти фізіологічні механізми старіння. На мій погляд, ці механізми будуть з’ясовані, тому що ми відповіли на важливе питання: чому старіло? Дослідження одночасно виявили біохімічні шляхи, які можна змінити, щоб продовжити роки здорового життя.
Старіння відбувається не через дефект, який був би присутній у всіх типах клітин. Якби недосконалість усіх клітин одного дня змусила їх загинути, жодна тварина не уникне старіння. Однак деякі організми не старіють: безстатеві анемони прекрасно живуть в акваріумах десятки років.
Уповільнення природного відбору
Старіння не є результатом генетичної програми, сформованої еволюцією, щоб уникнути перенаселення. Швидше за все, старіння є непрямим наслідком природного механізму відбору, який впливає на людей та інших хребетних, але не на актинії. Більш конкретно, вік, що розмножується статевим шляхом, оскільки тиск природного відбору зменшується якомога швидше.
Це явище пояснюється теорією еволюції. Спадкові ознаки зберігаються і поширюються в популяції (їх «відбирають»), коли вони дозволяють особинам, які ними володіють, досягти репродуктивного віку та мати потомство. Більш корисні ознаки дозволяють людям, які їх носять, мати більше нащадків, ніж інші, так що гени, що надають цю ознаку, поширюються в популяції протягом поколінь. І навпаки, генів, що спричиняють високу дитячу смертність, стає дефіцитним, оскільки ті, хто їх несе, гинуть перед продовженням роду. На відміну від шкідливих генів, які діють рано, особи, відповідальні за хвороби старості, накопичуються в популяції, тому що носії цих генів передають їх своїм дітям до того, як їх шкідливі наслідки заважають їм розмножуватися (плюс інвалідність, обумовлена геном, затримується, більше, що ген поширюється, оскільки носії можуть розмножуватися довше). Отже, старіння є наслідком природного відбору.
Це явище пояснює поширення двох серйозних генетичних захворювань: прогерії та хвороби Хантінгтона. Прогерія, спричинена випадковою мутацією однієї з двох копій гена в ембріоні, є серйозним захворюванням у дітей. Карликовість, худорлявість і дегенерація декількох органів надають дітям зовнішність старого. Зазвичай вони помирають від серцево-судинних захворювань у віці близько п’ятнадцяти років. Хвороба Хантінгтона, також внаслідок генетичного дефекту, проявляється в зрілому віці: нервова система дегенерує, що призводить до смерті.
Чому прогерія рідкісна, а хвороба Хантінгтона досить поширена? Оскільки люди з прогерією вмирають до народження дітей: природний відбір видаляє мутацію, відповідальну за прогерію, з генетичного складу, як тільки вона відбувається. Навпаки, мутація хвороби Хантінгтона не порушує розмноження, оскільки зазвичай не проявляється, поки люди з генетичним дефектом не мають своїх дітей. Це проявляється в той час життя, коли тиск природного відбору низький.
У 1940–1950-х рр. В Лондонському університеті Джон Хелдейн і Пітер Медавар (Нобелівська премія з медицини в 1960 р.) Першими запропонували це пояснення старіння. Потім, в 1960-х і 1970-х роках, англійські біологи В. Гамільтон і Б. Чарлсворт формалізували цю ідею.
В. Гамільтон та Б. Чарлсворт особливо продемонстрували, що в організмах, які не розмножуються простим поділом, вплив природного відбору на виживання зменшується в зрілому віці і повністю зникає в кінці життя. Оскільки природний відбір є джерелом усієї адаптації, а отже, і здоров’я, енергія старших організмів зменшується, оскільки природний відбір слабшає. За відсутності природного відбору в літньому віці виживання настільки загрожує, що жодне лікування не зможе зберегти людей похилого віку.
Починаючи з 70-х років минулого століття, кілька експериментальних випробувань підтвердили перші математичні моделі: період інтенсивного природного відбору подовжився і спостерігався стан здоров'я тварин. На практиці біологи відклали вік початку розмноження, вилучивши всі запліднені яйцеклітини, вироблені молодими тваринами, і підтримуючи запліднення яєць лише в більш пізньому віці. Таким чином, лише особини, досить сильні для пізнього відтворення, передають свої гени наступному поколінню.
Якщо старіння справді обумовлене зниженням тиску природного відбору після початку розмноження, його слід відкласти, підтримуючи тиск селекції протягом декількох поколінь в одній і тій же експериментальній популяції. Дійсно, це було перевірено у плодових мух, де старіння затримується більше десяти поколінь. Штами дрозофіли, отримані в результаті цих експериментів, живуть у два-три рази довше, ніж зазвичай, і довше залишаються здоровими.
Запізнілі старі мухи напрочуд жваві. Їх біологічні функції не тільки довше залишаються нормальними, але вони також виявляють кращі здібності у зрілому віці. Молоді люди та дорослі більш стійкі до зазвичай фатальних стресів, таких як зневоднення або голодування. Вони сильніші за невибрані плодові мухи цього ж віку: вони довше ходять або літають.
Такі експерименти неможливі з нашими видами: вони не тільки були б варварськими, але, крім того, ми не отримали б результатів лише через кілька десятків поколінь. Щоб затримати старіння людини, біологи повинні знайти інші методи, що імітують фізіологічні зміни, спричинені поколіннями пізніх пологів.
Біохімічні підказки
Теорія еволюції та деякі попередні експерименти показали, що сотні біохімічних шляхів (каскадів молекулярних взаємодій), генетично обумовлені, накладають довголіття. Однак було виявлено лише кілька генів старіння, головним чином у черв'яка нематоди Caenorhabditis elegans та у мухи Drosophila melanogaster. Біологи поки не знають, чи зможуть вони застосувати результати, отримані на цих двох видах, до людини.
Також було проведено кілька досліджень на людях. У Франції Фонд Іпсена провів перше суворе епідеміологічне дослідження, присвячене сторіччям. Вона була проведена в 1990 році і охопила 800 сторічників, вік яких підтверджено. Це дослідження виявило два гени, які, як вважають, беруть участь у довголітті. Один з цих генів кодує одну з трьох форм аполіпопротеїну Е, білка, який бере участь у транспорті холестерину; інший кодує фермент, що перетворює ангіотензин, який бере участь у регуляції артеріального тиску. Особливі алелі цих генів, які також називають варіантами, частіше зустрічаються у сторічників, ніж у середньої дорослої популяції.
Однак ці висновки не призводять до лікування проти старіння. Невідомо, як алелі, які частіше зустрічаються у сторічників, борються зі старінням. Більше того, навіть якщо ці алелі або ті, які були виявлені у хробака та дрозофіли, дійсно були пов'язані з покращенням здоров'я людей похилого віку, це відкриття було б лише першим кроком до відкладення старіння. Старіння базується на багатьох факторах, тому, щоб затримати його, нам, безсумнівно, доведеться діяти за багатьма біохімічними шляхами.
Щоб виявити алелі, які беруть участь у старінні у людей, ми могли б порівняти генетичну спадщину тварин, тривалість життя яких є нормою, і тварин, які живуть дуже довго. Експериментальний підхід, який дозволив нам перевірити вплив селекційного тиску на старіння, застосовний до пошуку генів, що визначають тривалість життя. Наприклад, плодові мухи, довголіття яких продовжується через затримку розмноження, мають іншу суміш алелів, ніж звичайна дрозофіла. Ці алелі не були відібрані заздалегідь і не передані мухам, які живуть довго; але у відповідь на пізнє розмноження були відібрані організми з тривалістю життя, що перевищує звичайне.
Ідентифікація алелей, характерних для тварин, які живуть дуже довго, буде основою нових експериментів: ми будемо шукати методи лікування, які імітуватимуть або посилюватимуть ефекти вигідних алелів і будуть гальмувати наслідки шкідливих алелів. Звичайно, такі процедури будуть випробовуватися на тваринах, перш ніж на людях.
Техніка і темп прогресу
Дослідження старіння, навіть на тваринах, буде важким. Спочатку ми повинні визначити сотні, якщо не тисячі алелей, найпоширеніших у особин, які довго живуть, тоді ми повинні шукати біологічні функції білків, кодованих цими алелями. Методи, необхідні для проведення цих досліджень, знаходяться в галузі «функціональної геноміки», яка розвивається сьогодні. Якщо прогрес досить швидкий, медицина затримає старіння, починаючи приблизно з 2050 року. Що станеться, коли біологія та медицина зможуть затримати старіння людини? Ми будемо прагнути відкласти це подальше. Ця мета дуже тонка, і ми не знатимемо, коли вона буде досягнута. Тривалість життя збільшиться, а здібності людей похилого віку поступово покращаться. На мою думку, старість буде відсунута без обмежень, якщо вдасться активізувати гени проти старіння у молодих людей або приготувати коктейлі з ліків, що діють як генна терапія.
Компанія, в якій ми працюємо, ставить політичні та етичні питання. Як працюватиме соціальне забезпечення? З якого віку слід встановлювати пенсійний вік? Як нам модифікувати системи успадкування? Чи загрожує Землі перенаселення? Чи морально, що люди похилого віку чіпляються за життя? Сьогодні затримка старіння людини жодним чином не загрожує. Однак до 2050 року політичні та соціальні питання доведеться з'ясувати.