Управление иммунитетом, теломераза и вакцины: какие открытия позволят нам жить дольше?

2022-2031 годы в России объявлены десятилетием науки и технологий. Значительные успехи относятся к области медицины. За последнее десятилетие российским ученым удалось не только в кратчайшие сроки создать одну из лучших в мире вакцин от коронавируса COVID-19, но и существенно продвинуться в изучении проблемы старения. Какие открытия в области медицины позволят нам жить дольше – читайте в нашем материале.

Открытие теломеразы и почему спорт продлевает жизнь

Доктор Элизабет Блэкберн в 2009 году получила Нобелевскую премию за открытие теломеразы. «Она сравнила теломеры (это концевые участки молекулы ДНК, которые защищают ДНК в процессе деления клетки) с пластиковыми наконечниками на концах шнурков, которые не дают им распутаться, – говорит заместитель главного врача по научной работе и развитию, врач-терапевт клиники превентивной и антиэйдж-медицины Verba Mayr Инна Решетова. – Теломеры не несут в себе никакой генетической информации, но оберегают ее, как и хромосому (хромосома – структура внутри клеток, которая содержит гены человека)».

По словам эксперта, при каждом делении клетки размеры ее концевых участков уменьшаются. Сокращение их длины является одной из основных причин клеточного старения. Существует специальный фермент (теломераза), который достраивает теломерные повторы. То есть удлиняет теломеры, возвращая им «молодую» длину. Установлено, что ряд заболеваний связан с быстрой потерей концевых участков. Она проявляется преждевременным старением клеток. По словам врача, основными причинами для быстрого укорочения теломер (по отношению к возрастной норме) считаются хронические инфекции, окислительные повреждения, гиподинамия, ожирение, стрессовые ситуации, курение, генетические факторы, различные заболевания и дефицит витамина D.

Генетика и образ жизни являются фундаментальными факторами, которые влияют на длину теломер и на скорость их укорочения. Определенный образ жизни существенно связан с длиной концевых участков, более короткими или более длинными.

«Такие факторы, как питание (достаточное потребление клетчатки, полезных жирных кислот, антиоксидантов, витаминов и др.), физические упражнения и сон положительно влияют на биологическое старение, сохраняя наши теломеры более длинными», – говорит Решетова.

Также ученые выяснили: занятия спортом активируют теломеразу, тем самым удлиняя теломеры уже через два часа (!) после тренировки. Кроме того, активировать теломеразу и увеличить длину теломер помогает кратковременное голодание. В научном сообществе сейчас активно ведут поиски и других факторов, которые способствуют увеличению длины теломер.

«Несмотря на то, что польза занятий спортом, правильного питания и отказа от вредных привычек давно и хорошо известна, многие люди по-прежнему не уделяют здоровому образу жизни должного внимания, – говорит руководитель управления цифровой медицины Страхового Дома ВСК Ольга Бакшутова. – Между тем соблюдение этих простых рекомендаций способно существенно продлить человеческую жизнь».

Лекарства и вакцины для победы над болезнями

Одновременно со старением населения растет заболеваемость онкологией, неврологическими расстройствами и сахарным диабетом, которые укорачивают человеческую жизнь. Кроме того, пожилые люди все чаще страдают от различных типов деменции, включая болезнь Альцгеймера, а также от остеоартрита и хронической обструктивной болезни легких.

По словам профессора, заведующего кафедрой Терапии, гериатрии и антивозрастной медицины Академии постдипломного образования ФНКЦ ФМБА России Андрея Ильницкого, увеличение продолжительности жизни связано со всей «мозаикой» новшеств в медицине. «Из основного, пожалуй, можно выделить понимание причин «ранних раков» (в возрасте до 50 лет), которые наблюдаются с середины 90-х годов прошлого века, – говорит ученый. – Это неправильное питание и сидячий образ жизни. Идет разработка программ по нормализации этой стороны жизни; разработка вакцин против того же рака (например, против вируса папилломы человека как профилактика рака шейки матки у женщин), против инфекционных заболеваний, которые способны привести к преждевременной смерти (например, против ковида)».

Как говорит эксперт, появились молекулярные маркеры сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, их применение позволяет выявить наличие этих заболеваний на ранних стадиях и своевременно начать лечение, не допуская ранних осложнений и смерти. «Появились также новые препараты, например, сенолитики и сеноморфные препараты, они удаляют поврежденные при старении клетки и способствуют лучшему состоянию возрастного организма», – отмечает Ильницкий.

«Но в целом, для увеличения продолжительности жизни важно все, что происходит в медицине, так как единого средства для этого нет и быть не может», – говорит врач.

Многие ранее неизлечимые болезни сегодня удалось победить благодаря лекарствам. Тем не менее идеальные лекарства получить не удается. Многие имеют широкий список побочных эффектов. Часто это связано с простотой молекулярной структуры лекарства и недостаточно прицельным действием на причину болезни. Что же мешает конструировать сложные и точно работающие препараты?

«В случае с белковыми препаратами сложность заключается в том, что мы не знаем, как синтезировать требуемый белок, – говорит ведущий инженер ключевых направлений в компании Huawei, эксперт по искусственному интеллекту Дмитрий Хизбуллин. – В клетке белок синтезируется из длинной молекулы РНК, являющейся половиной спирали ДНК и несущей генетический код. Клетки любого живого организма рутинно превращают генетический код в цепочки аминокислот, которые сворачиваются в «клубок» молекулы белка. Однако подобрать такую цепочку РНК, которая произведет нужный белок – сложнейшая проблема биотехнологий. Процесс моделирования сворачивания белка – вычислительно крайне трудоемкий, так что исчерпывающе перебрать огромное количество случайных цепочек РНК не представляется возможным. Буквально в прошлом году исследователи британской компании DeepMind опубликовали статью о своей программе AlphaFold, в которой представили миру нейронную сеть, способную по заданному генетическому коду предсказать финальную структуру свернутого белка».

По словам эксперта, с такой технологией в будущем возможно будет оперативно находить противовирусные препараты и бороться с новыми случаями пандемии на ранних стадиях. «Более того, теоретически можно заготовить большую базу вакцин для всех существующих и будущих вирусов и при возникновении очага заболевания производить вакцину в считанные часы», – отмечает Хизбуллин.

Управление иммунной системой и другие идеи

По словам Ольги Бакшутовой, одно из интереснейших направлений в борьбе со старением – идея «натравить» иммунную систему на старые, ненужные и часто вредные клетки-балласт, так называемые сенесцентные клетки. Или использовать препараты – сенолитики, пришедшие из лечения онкологии, которые их разрушают.

«Еще одним важным маркером является развитие генетических тестов, которые помогают узнать о предрасположенности к заболеваниям или подобрать тренировки и диету на основе своего генотипа, – говорит эксперт. – В России это делают Genotek, Атлас и Геноаналитика» (они даже исследуют предрасположенность к заболеваниям плода по крови матери)».

Как говорит эксперт, в России пока нет официальных биобанков, которые вплотную занимались бы диагностикой населения. «В других странах такие проекты развиваются уже несколько лет: китайский «3 миллиона геномов», немецкий GHC, британские UK Biobank и «100 000 геномов», – рассказывает Бакшутова.

По словам эксперта, борьба со старением на уровне науки, конечно же, подразумевает не только лечение заболеваний, которые появляются с возрастом, она также заключается в тщательном сборе и изучении больших данных, которые собираются с населения для того, чтобы затем стать основой машинного обучения и далее лечь в основу разработки лекарств против старения. В России такую задачу взял на себя стартап Gero, который также занялся алгоритмами оценки возрастных рисков.

Помимо стартапов в разработке программ по борьбе со старением участвует и Российская академия наук, которая при поддержке правительства разрабатывает мультидисциплинарную программу по борьбе с этой проблемой.