Почему некоторые люди живут дольше других? Гены в последовательности ДНК важны, помогая избежать болезней или поддерживать общее состояние здоровья, но различия только в нашей последовательности генома объясняют менее 30% естественной дисперсии ожидаемой продолжительности жизни человека.
Изучение влияния старения на молекулярном уровне могло бы пролить свет на изменение продолжительности жизни, но получение данных со скоростью, масштабом и качеством, необходимыми для изучения этого состояния у людей, невозможно. Вместо этого исследователи обращаются к червям (Caenorhabditis elegans). У людей много общего с этими маленькими существами, у которых также есть большие естественные различия в продолжительности жизни.
Исследователи из Центра геномной регуляции (CRG) наблюдали тысячи генетически идентичных червей, живущих в контролируемой среде. Даже если диета, температура и воздействие хищников и патогенов одинаковы для всех червей, многие особи продолжают жить дольше или короче, чем в среднем.
Исследование установило, что первопричиной этого изменения являются изменения содержания мРНК в клетках зародышевого типа (участвующих в размножении) и соматических клетках (клетках, образующих тело). Баланс мРНК между двумя типами клеток со временем нарушается или «разъединяется», в результате чего старение у некоторых людей происходит быстрее, чем у других. Результаты опубликованы в научном журнале Cell.
Исследование также показало, что на величину и скорость процесса разделения влияет группа, состоящая как минимум из 40 различных генов. Эти гены играют множество различных ролей в организме, от метаболизма до нейроэндокринной системы. Тем не менее, исследование является первым, которое показывает, что все они взаимодействуют, чтобы некоторые люди жили дольше, чем другие.
Уничтожение некоторых генов продлевало продолжительность жизни червя, тогда как уничтожение других сокращало его. Полученные данные предполагают удивительную возможность: естественные различия, наблюдаемые у стареющих червей, могут отражать случайность в активности множества различных генов, создавая впечатление, будто люди подверглись нокдауну многих разных генов.
«Доживет ли червь до 8-го или 20-го дня, это, по-видимому, случайные различия в активности этих генов. Некоторым червям просто повезло, поскольку у них правильное сочетание генов активируется в нужное время», — объясняет доктор Маттиас Эдер (Matthias Eder) автор статьи и исследователь Центра геномной регуляции.
Уничтожение трех генов — aexr-1, nlp-28 и mak-1 — оказало особенно драматическое влияние на вариабельность продолжительности жизни, сократив диапазон примерно с 8 дней до всего лишь 4. Вместо того, чтобы равномерно продлевать жизнь всех людей, удаляя любые один из этих генов резко увеличил продолжительность жизни червей, находящихся на нижнем конце спектра, в то время как продолжительность жизни самых долгоживущих червей осталась более или менее неизменной.
Исследователи наблюдали такое же влияние на продолжительность здоровья, период жизни, проведенный здоровым, а не просто на то, как долго человек физически жив. Исследователи измерили это, изучая, как долго черви сохраняют энергичное движение. Уничтожения всего лишь одного из генов было достаточно, чтобы непропорционально улучшить здоровое старение у червей, находящихся на нижнем конце спектра показателей здоровья.
«Речь идет не о создании бессмертных червей, а о том, чтобы сделать старение более справедливым процессом, чем сейчас, — более справедливой игрой для всех. В каком-то смысле мы делаем то же, что и врачи, а именно изучаем червей, которые умрут раньше, чем их сверстники, и сделать их более здоровыми, помогая им жить ближе к максимальной потенциальной продолжительности жизни. Но мы делаем это, воздействуя на основные биологические механизмы старения, а не просто проводя лечение. По сути, это делает население более однородным и более долгоживущим», — добавляет доктор Ник Страуструп (Nick Stroustrup), автор исследования и руководитель группы в Центре геномной регуляции.
Исследование не объясняет, почему уничтожение генов не оказывает негативного влияния на здоровье червя.
«Несколько генов могут взаимодействовать, обеспечивая встроенную избыточность после определенного возраста. Возможно также, что гены не нужны людям, живущим в благоприятных, безопасных условиях, когда черви содержатся в лаборатории. В суровых условиях окружающей среды, в дикой природе эти гены могут иметь более важное значение для выживания. Это лишь некоторые из рабочих теорий», — заключает доктор Эдер.
Исследователи сделали свои выводы, разработав метод, измеряющий молекулы РНК в различных клетках и тканях, объединив его с «Машиной продолжительности жизни», устройством, которое одновременно отслеживает всю жизнь тысяч нематод. Черви живут в чашке Петри, расположенной внутри машины под пристальным наблюдением сканера.
Устройство фотографирует нематод раз в час, собирая большое количество данных об их поведении. У исследователей есть планы построить аналогичную машину для изучения молекулярных причин старения у мышей, биология которых больше напоминает человеческую.
Литература:
Matthias Eder et al, Systematic mapping of organism-scale gene-regulatory networks in aging using population asynchrony, Cell (2024). DOI: 10.1016/j.cell.2024.05.050
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
