Исследователи из США разработали новый подход для устранения клеточных повреждений, которые с каждым годом накапливаются в организме человека.
Технология может потенциально замедлить или обратить вспять важнейшую причину старения. Иными словами, мечта всех жителей планеты о вечной молодости может осуществиться.
Специалисты говорят, что они создали технологию для удаления мутировавшей ДНК из митохондрии (они, напомним, обладают своим собственным «кодом»). Эти органеллы производят большую часть химической энергии внутри клеток. Их ещё порой называют «энергетическими станциями» клеток.
Немного теории: в каждой клетке присутствуют сотни тысяч митохондрий, и каждая несёт в себе собственную небольшую кольцевую мтДНК (митохондриальную ДНК), продукты работы которой необходимы для производства энергии. По той причине, что мтДНК обладает ограниченными способностями по собственному «ремонту», нормальные и мутировавшие версии мтДНК довольно часто встречаются в одной клетке.
Такое состояние известно под названием гетероплазмия.
Большинство людей рождаются с определённым уровнем гетероплазмии, но содержание мутировавших мтДНК увеличивается на протяжении всей жизни. Затем, после прохождения критического передела в уровне изменённых мтДНК, клетки перестают функционировать или вовсе отмирают.
По мнению некоторых специалистов, накопление мутировавших мтДНК на протяжении всей жизни человека способствует старению и возникновению возрастных дегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, а также саркопения – возрастная потеря мышечной массы и силы. Кстати, унаследованные дефекты в мтДНК также связаны с рядом расстройств, которые встречаются у детей, включая аутизм.
Напомним, что именно по этой причине учёные создают детей от трёх родителей — с целью избежать наследования дефектной мтДНК от матери.
«На сегодня нам известно, что увеличение темпов мутирования мтДНК приводит к преждевременному старению», — говорит профессор биологии Брюс Хей (Bruce Hay) из Калифорнийского технологического института. Мутировавшие мтДНК накапливаются в ключевых тканях – нервной и мышечной — и последние теряют функциональность с возрастом. Учёные предположили: если удалить некоторое количество изменённых мтДНК, можно будет замедлить или вовсе удалить важнейший аспект старения.
Исследователи генетически модифицировали мтДНК дрозофил (распространённые плодовые мушки) таким образом, что 75 процентов мтДНК в мышцах, отвечающих за полёт насекомых, подверглись мутации в ранней фазе взросления. К слову, дрозофилы быстро растут и обладают «аналогами» большинства генов человеческих болезней, что делает их важными моделями в изучении процессов, связанных с заболеваниями людей.
Исследователи решили сосредоточиться на мышцах, поскольку эта ткань с возрастом теряет свои свойства у всех животных и у людей. Кроме того, на её примере легко изучить последствия потери функциональности.
В отличие от мутаций ДНК в ядре клетки, которые можно исправить с помощью механизмов клеточного восстановления, мутации в мтДНК часто нельзя «открутить назад». Тем не менее клетки могут расщеплять и ремонтировать «поломанные» митохондрии. Этот процесс выполняет функции ОТК клетки. Но что было непонятно до сегодняшнего дня, так это то, может ли подобный процесс способствовать избирательной ликвидации мутировавшей мтДНК.
Кстати, те, кто следил за Нобелевской неделей, вспомнят, что примерно в этой же области работает и ставший Нобелевским лауреатом 2016 года Ёсинори Осуми.
Исследователи обнаружили, что когда они искусственно увеличивали активность генов, которые отвечали за работу ОТК клетки, то содержание мутировавшей мтДНК в клетках мышц мух существенно снижалось. Например, сверхэкспрессия гена паркин (parkin) снижала долю изменённых мтДНК с 76% до 5%. Для сравнения отметим, что сверхэкспрессия гена Atg1 снижала долю вредоносного кода лишь на четыре процента.
«Такое сокращение сможет полностью устранить любые дефекты обмена веществ в этих клетках, по существу оно восстановило их до молодого состояния. Эксперименты демонстрируют, что количество мутировавших мтДНК может быть снижено в клетках», — говорит Хей.
Теперь, когда исследователи выяснили, что работу ОТК клетки можно регулировать, у них появилась новая цель. Они хотят найти лекарства, которые смогли бы усиливать этот эффект.
«Наша цель создать такое будущее, в котором люди смогли бы периодически проходить процедуру уборки клеток, чтобы удалять повреждённые мтДНК из тканей мозга или мышц. Такая технология позволит поддерживать на хорошем уровне интеллектуальные способности человека и его подвижность. Всё это привело бы к здоровому старению в целом», — заключает Хей.
Исследование опубликовано в научном журнале Nature Communications.
Автор: Евгения Ефимова