Нобелевское открытие поможет бороться со старением

Американские исследователи разработали технологию, позволяющую очищать стареющие клетки от накапливающегося с годами «генетического мусора».
Не исключено, что в будущем этот метод позволит тормозить или даже оборачивать вспять процессы старения. Результаты исследования, проведенного группой специалистов из Калифорнийского технологического института и Калифорнийского университета, опубликованы в журнале Nature Communications.
 
Речь идет об удалении из митохондрий — энергетических «подстанций» клетки — мутировавшей ДНК. В каждой клетке организма есть тысячи митохондрий, у каждой из которых есть собственный геном (митохондриальная ДНК), продукты которого необходимы для производства энергии.У митохондриальной ДНК ограничены способности к восстановлению, поэтому в одной и той же клетке зачастую присутствуют как ее нормальная, так и мутантная версии.
 
Уровень «загрязнения» клеток такими дефектными версиями митохондриальной ДНК в течение жизни нарастает и в какой-то момент превышает пороговый, что приводит к их гибели. Этот процесс — причина преждевременного старения организма, а также ряда заболеваний.
 
В частности, именно накопление мутировавшей митохондриальной ДНК в нейронах и мышечных клетках, как считается, ответственно за развитие таких возрастных заболеваний, как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и саркопения (старческая потеря мышечной массы и силы). Кроме того, наследственные дефекты в митохондриальной ДНК связаны с различными генетическими заболеваниями и предрасположенностью к аутизму.
 
Исходя из этого ученые предположили, что удаление из митохондрий клетки накопившейся там дефектной ДНК может запустить процессы ее омоложения. Чтобы включить этот процесс, исследователи решили использовать существующий клеточный биологический механизм, который называется «митофагия». Это частный случай аутофагии — процесса, при котором клетка избавляется от лишних структур. Именно за исследование аутофагии в 2016 году была присуждена Нобелевская премия по медицине.
 

Митохондрия

Речь идет о способности клетки к утилизации поврежденных митохондрий, которые перевариваются специальными внутриклеточными ферментами. Однако до сих пор было неясно, можно ли с помощью митофагии селективно удалить не митохондрии, а только мутировавшую митохондриальную ДНК.   
 
В ходе экспериментов на мышечных клетках мухи дрозофилы исследователи искусственно повысили активность генов, регулирующих процесс митофагии, в том числе нескольких генов, ответственных за развитие наследственной формы болезни Паркинсона.
 
В результате концентрация дефектной митохондриальной ДНК в мышечных клетках резко снизилась. Например, повышенная активность одного из таких генов, гена Parkin, позволила снизить уровень мутировавшей митохондриальной ДНК в клетке с 76% до 5%, а усиление активности гена Atg1 довело этот показатель до 4%.
 
«Такой уровень очищения полностью избавил клетки от любых метаболических дефектов, в сущности, сделав их более молодыми и способными к выработке энергии», — отметил один из авторов исследования, профессор биологии Брюс Хэй (Bruce Hay). Теперь, по его словам, в планах ученых стоит разработка лекарств, с помощью которых можно было бы достичь аналогичного эффекта.
 
Наша цель — создать будущее, в котором мы могли бы периодически проходить процедуру клеточного очищения, чтобы убрать накопившиеся "завалы" поврежденной митохондриальной ДНК в тканях мозга, мышц и так далее. Это поможет нам поддерживать интеллектуальные способности, мышечную активность и в целом хорошее состояние здоровья в преклонном возрасте.

Источник: Roberto Ventre/Flickr.com/CC BY-SA 2.0

Похожие материалы