Здавалося б, довге життя і безсмертя – це скоріше прерогатива героїв фентезі або казкових персонажів і, на перший погляд, навряд чи застосовне в реальному людському суспільстві. Проте, вчені стверджують зворотнє. Результати досліджень і відкриттів у цій області говорять про те, що перші безсмертні люди можуть народитися вже в цьому столітті.
Людина є унікальним видом: вона багато чого домоглася завдяки своєму розуму, створила складне суспільство і досягла великих висот в науці і техніці. Однак особисті заслуги кожного індивіда, його душа і досвід неминуче перекреслюються загальним для всіх фіналом – смертю. Близько 100 років – от і все, що нам відведено, і це жахливо мало, якщо враховувати короткий період нашого «розквіту» сил і розуму. Найсумніше, що на відміну, наприклад, від метеликів, які і не знають, що будуть жити один день, людина усвідомлює неминучий кінець і швидкоплинність буття.
Навколо теми смерті виросла ціла культура, наприклад, релігії, в яких червоною ниткою проходить питання швидкоплинність нашого життя і важливості порятунку душі. Однак людей все частіше хвилює не її доля, а безсмертя тлінного тіла. Чи можна жити вічно або хоча б значно довше? Мова не йде про 10-15 додаткових роках старості, які нам обіцяють розумне харчування і здоровий спосіб життя, а про продовження існування на порядки і до безкінечності. Зайве говорити, що це докорінно змінило б весь пристрій нашого суспільства і мало б величезну користь для наукового прогресу – адже сьогодні учений витрачає півжиття тільки на засвоєння досвіду попередників.
Досі ідея безсмертя була долею казок і фантастики, проте є всі підстави вважати, що перші безсмертні люди народяться вже в цьому столітті.
Навіщо жити вічно?
Багато людей стверджують, що не хотіли б жити вічно, мабуть, вважаючи, що це просто тривала старість. З точки зору природи старіння – це правильний і необхідний процес. Пожившій своє організм, напевно, накопичив травми, хвороби, паразитів, і потрібно не годувати його, а звільнити дорогу потомству. Подібний природний механізм захисту виду присутній навіть у найпростіших: бактерії, які розмножуються поділом, не заповнюють собою весь простір навіть в ідеальних умовах, оскільки відбувається виродження, що виявляється в «браковане» потомство, не здатному до нормального розподілу.
Однак людина – не бактерія, вона володіє розумом, що робить необов’язковим будь-які біологічні регулятори. Травми ми навчилися лікувати, їжу виготовляємо самостійно, а середовище проживання пристосовуємо під себе. Нам не потрібен природний механізм регулювання популяції, оскільки в умовах розвиненої цивілізації нестаріюча людина здатна прожити як завгодно довго. Таким чином настає довгоочікуваний момент – пора «скасувати» несправедливі природні обмеження. Причому це навіть не метафізичне питання – існують унікальні організми, потенційно безсмертні, причому перебувають не у вічній старості, а у вічно молодому стані або старіючі надзвичайно повільно.
Усього відомо кілька таких прикладів. На першому місці – кишечнополостних гідра, що володіє унікальними здібностями регенераційними і здатна нескінченно оновлювати свій організм. Також вченим відома риба Sebastes aleutianus або морський окунь алеутський, тривалість життя цієї риби велика настільки, що людина не може спостерігати ознак її старіння. В даний час вік піддослідної особини досягає більше 200 років. Рекорди довгожительства і потенційне безсмертя демонструють Pinus longaeva (сосна довговічна), яка живе вже близько 5 тис. років, і антарктична губка Scolymastra joubin, яка живе близько 20 тис. років.
Все своє життя ці організми тільки і робили, що споживали їжу і виділяли відходи. Людина за цей час могла би зробити набагато більше. До того ж, наше життя сама по собі – незаперечна цінність. Що говорити – хай не вічне, але тривале, вимірюване тисячоліттями існування могло б відкрити людству далекі зірки, хай до яких займає кілька десятків років.
Що заважає жити вічно?
За великим рахунком людське тіло – це машина, здатна до регенерації. Наші клітини постійно помирають і замінюються новими, тому організм теоретично має необмежений термін служби. Звичайно, при серйозних пошкодженнях життєво важливих органів, наприклад, клітин мозку чи легень, повна регенерація неможлива, проте цю проблему можна було б вирішити вирощуванням нових органів, заміною їх штучними аналогами або терапією стовбуровими клітинами. Але, на жаль, процес старіння, який веде до смерті, має інші причини, ніж банальний знос нашої живої «машини». Саме вони є самою головною загадкою на шляху до безсмертя.
Загальні ознаки старіння добре відомі: поява зморшок внаслідок зникнення підшкірного жиру і втрати пружності шкіри, атрофія і переродження внутрішніх органів, стоншення кісток, зменшення м’язової маси, зниження ефективності роботи залоз внутрішньої секреції, погіршення функціонування мозку і т.д. Є певний набір чинників, які запускають процес вмирання організму, блокувати цей процес – значить, знайти безсмертя.
Після відкриття ДНК вчені наповнилися оптимізмом: здавалося, треба лише знайти ген, відповідальний за включення механізму старіння, а потім блокувати його і жити вічно. Однак, ретельно вивчивши процес, що веде людину до природної загибелі, дослідники зрозуміли, що «чарівного вимикача», швидше за все, немає, і безсмертя – це комплекс різних факторів, причому неймовірної складності.
Тим не менш, є і хороші новини. Перш за все, вдалося виявити кілька шляхів клітинної сигналізації та транскрипційних факторів, від яких залежить тривалість життя. Всі вони є природними механізмами, які захищають організм від несприятливих умов. Зокрема, на тривалість життя побічно впливає стрес-реакція генів на відсутність харчування.
Під час голоду в організмах майже всіх живих істот, від дріжджів до людини, активується безліч сигналів, таких як інсуліноподібний фактор росту (IGF-1), в результаті чого організм зазнає глобальні фізіологічні зміни з метою захисту клітин. У результаті клітини живуть довше, а старіння сповільнюється. На жаль, голодуванням неможливо домогтися безсмертя, але IGF-1 знижує ймовірність розвитку серцево-судинних захворювань. В цілому, зменшення кількості IGF-1 підвищує ризик смерті, що свідчить про важливість цього чинника в продовженні життя. У деяких країнах уже розпочато виробництво IGF-1 за допомогою генноїнженерного методу з використанням рекомбінантної ДНК. Можливо, подальші роботи над інсуліноподібним чинником зростання знизять смертність, і це лише один з безлічі механізмів продовження життя, які має наш організм. Зрозуміло, це не так просто, як здається – не можна ввести IGF-1 або щось подібне, і очікувати надбавки до прожитих років. Є складний взаємозв’язок з іншими факторами, достатньо зауважити, що вироблення IGF-1 пов’язана з впливом цілого букета гормонів: соматотропного, тиреоїдних, стероїдів, глюкокортикоїдів, інсуліну. Попереду тривала робота по складанню цієї мозаїки в цільну картину.
Як жити вічно?
В даний час серед вчених все більшої популярності набуває Епігенетична теорія старіння, яка стверджує, що воно не запрограмоване в геномі людини, а відбувається через постійне пошкодження ДНК, що приводить у результаті до загибелі організму. Як відомо, хромосоми мають кінцеві ділянки, теломери, які перешкоджають з’єднанню з іншими хромосомами або їх фрагментами (з’єднання з іншими хромосомами викликає важкі генетичні аномалії). Теломери є повтори коротких послідовностей нуклеотидів на кінцях хромосом. Фермент ДНК – полімерази нездатний скопіювати ДНК повністю, тому після кожного поділу теломера в новій клітці виходить коротше, ніж у клітини-батька.
Ще на початку 1960-х років учені виявили, що клітини людини можуть ділитися обмежену кількість разів: у новонароджених 80-90 разів, а у 70-річного – лише 20-30. Це називається межею Гейфліка, за яким слід сенесенс – порушення реплікації ДНК, старість і смерть клітини.
Таким чином з кожним поділом клітини і копіюванням її ДНК теломера коротшає, як своєрідний часовий механізм, відмірюючи життя клітин і всього організму в цілому. Теломери присутні в ДНК всіх живих організмів, причому їх довжина різна.
Виходить, майже всі клітини людського організму мають власний «лічильник», що відмірює тривалість життя. Саме в цьому «майже», можливо, і криється ключ до безсмертя. Справа в тому, що природі довелося зберегти деяким клітинам безсмертя. У нашому організмі існує два типи клітин, статеві і стовбурові, в яких присутній спеціальний фермент, теломераза, подовжуючий теломери за допомогою спеціальної РНК-матриці. Фактично йде постійна «переведення годинників», через що стовбурові і статеві клітини здатні ділитися нескінченно, копіюючи наш генетичний матеріал для відтворення і виконуючи функцію регенерації.
Всі інші клітини людини не виробляють теломеразу і рано чи пізно вмирають. Це відкриття стало початком складною і сенсаційної роботи, яка в 1998 році завершилася грандіозним успіхом: група американських учених змогла підвищити ліміт Гейфліка звичайних людських клітин в два рази. При цьому клітини залишалися здоровими і молодими.
Домогтися цього було дуже непросто: у нормальні соматичні клітини за допомогою вірусних ДНК внесли гени теломеразной зворотної транскриптази, що дозволило передати звичайним клітинам здатності статевих і стовбурових, тобто можливість подовжувати і підтримувати довжину теломер. У результаті «підправлені» біоінженерії клітини продовжували жити і ділитися, тоді як звичайні клітини старіли і гинули.
Просто жити вічно?
Так, швидше за все, це і є заповітний ключ до безсмертя, але, на жаль, дуже непростою. Проблема в тому, що у більшості ракових клітин спостерігається досить висока активність теломерази. Іншими словами, включення механізму подовження теломер створює безсмертні клітини, які можуть перетворюватися в ракові. Деякі вчені навіть вважають, що «лічильник» теломер є еволюційним придбанням, призначеним для захисту від онкологічних захворювань. Більшість ракових клітин утворюються із звичайних, що знаходяться в передсмертному стані. Якимось чином у них активізується постійна експресія генів теломерази або іншим способом блокується укорочення теломер, і клітини продовжують жити і розмножуватися, виростаючи в пухлину.
Через це побічного ефекту блокування теломер багато вчених вважають безперспективним і небезпечним процесом, особливо коли мова йде про весь організм. Простіше кажучи, можна омолодити певні клітини, наприклад, шкіри або сітківки ока, але вплив розблокування теломерази на тканини всього організму непередбачуваний і, швидше за все, викличе появи безлічі пухлин і швидку смерть.
Проте минулого року вчені з Медичного факультету Гарварда дали нам надію: вони вперше застосували активацію теломерази в комплексі, не на наборі клітин, а на функціонуючому організмі.
Спочатку дослідники повністю відключили теломеразу у мишей, постарів їх. Миші передчасно старими: зникла здатність до розмноження, зменшилася вага мозку, погіршився нюх і т.д. Відразу після цього дослідники приступили до омолодження тварин. Для цього активність теломерази в клітинах була відновлена до колишнього рівня. У результаті теломери подовжилися, і клітинний розподіл відновилося, почалося «чари» омолодження: запустився процес відновлення тканин органів, повернулося нюх, інтенсивніше стали ділитися нейтральні стовбурові клітини в мозку, в результаті чого він збільшився на 16%. При цьому жодних ознак онкологічних захворювань не виявили.
Гарвардський експеримент – це ще не ліки від смерті, але дуже перспективний засіб омолодження. Оскільки вчені не провокують вироблення аномальної кількості теломерази, а лише повертають її рівень на момент молодості, можна істотно продовжити життя людини з мінімальним ризиком появи пухлин.
Жити вічно – реально?
Маніпуляція теломерами в даний час є найперспективнішим шляхом до безсмертя. Але тут є безліч перешкод. Перш за все, онкологічні проблеми: навіть омолоджування за допомогою теломерази наштовхується на безліч факторів, що підвищує ризик ракових захворювань. Екологія, ослаблення імунної системи, хвороби, неправильний спосіб життя – все це створює хаотичне нагромадження елементів, яке робить активацію теломерази непередбачуваною. Швидше за все, що бажають знайти безсмертя доведеться бути здоровими і ретельно стежити за навколишнім середовищем. На перший погляд це складно, але це не надто висока ціна. Тим більше наука нам допомагає в цьому: величезні кошти, що виділяються на боротьбу з раком, не в останню чергу допомагають розробці засобів продовження життя. Можливо, онкологічну проблему теломерази в найближчому майбутньому вирішити не вдасться, але шанс швидкого відкриття надійного способу лікування раку дуже великий.
У цьому місяці вчені досягли ще одного серйозного прориву на шляху до безсмертя: вони змогли повністю змінити процес старіння стовбурових клітин дорослої людини, які оновлюють старі і відновлюють пошкоджені тканини. Це може допомогти в лікуванні багатьох хвороб, що виникають через вікові ушкоджень тканин, а в перспективі і зберегти здоров’я і гарну форму до глибокої старості.
Дослідники вивчили стовбурові клітини молодих і літніх людей і оцінили зміни в різних місцях ДНК. В результаті вдалося виявити, що в старих стовбурових клітинах більшість пошкоджень ДНК пов’язані з ретротранспозону, які раніше вважалися «сміттєвої ДНК». У той час як молоді стовбурові клітини здатні пригнічувати активність транскрипційних цих елементів, літні стовбурові клітини не в змозі придушити транскрипцію Ретротранспозон. Можливо, саме це порушує регенеративну здатність стовбурових клітин і запускає процес клітинного старіння.
Придушивши роботу Ретротранспозон, вчені змогли повернути назад процес старіння людських стовбурових клітин в пробірочними культурі. Крім того, вдалося повернути їх до більш ранньої стадії розвитку, аж до появи білків, які беруть участь в самооновлення недиференційованих ембріональних стовбурових клітин. Дорослі стовбурові клітини Мультіпотентная, іншими словами вони здатні замінити будь-яку кількість певних соматичних клітин у тканині або органі. Ембріональні клітини в свою чергу можуть перетворюватися в клітки будь-якої тканини або органу.
Теоретично нова методика дозволить у майбутньому запустити процес “абсолютної” регенерації, коли дорослий організм за допомогою власних, модифікованих в ембріональні, стовбурових клітин зможе чинити будь-які пошкодження і тривалий час, а може і вічно, підтримувати тіло у відмінному стані.
Вічне життя: перспективи
Аналізуючи результати роботи над «ліками від смерті», можна з великою впевненістю стверджувати, що перші кроки на шляху до безсмертя ми зробимо вже в цьому столітті. Спочатку процес «скасування» смерті буде складним і поетапним. Спочатку буде налагоджена і омолоджена імунна система, яка повинна впоратися з окремими раковими клітинами та інфекціями. Спосіб вже відомий: вчені знають, що старіння імунних клітин управляється все тими ж теломерами – чим вони коротші, тим ближче смерть лейкоцити. Цього року вчені з Лондонського університетського коледжу виявили у літніх людей новий сигнальний механізм, який деактивує лейкоцити, що навіть мають довгі теломери. Таким чином, нам уже відомі два способи омолодження імунної системи. Наступним етапом в продовженні життя стане відновлення специфічних тканин: нервової, хрящової, епітеліальної і т.д. Так, крок за кроком відбудеться оновлення організму і початок другої молодості, за якою послідує третя, четверта і т.д. Це буде перемогою над старістю і принизливою малої, для розумної істоти, тривалістю життя. Життєвий шлях людини стане у кілька разів довший, а здоров’я набагато міцніше.
Рано чи пізно буде знайдено «універсальний» процес, що враховує безліч факторів, що впливають на процеси старіння. Він буде тісно пов’язаний з фізіологією конкретної людини. Можливо, «ліки від смерті» базуватиметься на складному автоматизованому комплексі, постійно регулює експресію певних генів. У цій техніці немає нічого фантастичного: ми добилися великих успіхів в автоматизації, а з часом ДНК-чіпи і програмовані віруси зможуть виконувати «тонке налаштування» наших тел.
