Тогда ученые попробовали другой подход. Вместо того, чтобы предотвращать повреждение ДНК с помощью неэффективных антиоксидантов, они попытались напрямую восстановить и омолодить поврежденные митохондрии. Это можно сделать, заменяя старую, поврежденную митохондриальную ДНК свежей и новой. Ученые осуществили это, впрыскивая частицы митохондриальной ДНК прямо в кровь вместе с маркером, который приводит ДНК к митохондриям. Эта новая ДНК заменяет поврежденную ДНК и омолаживает митохондрии. С помощью такого метода ученые смогли восстановить постаревшие клетки, пораженные болезнью Паркинсона, и сделать их снова здоровыми (280).
Митохондриальная ДНК (кружки) содержит инструкции по сборке митохондрий и с возрастом постепенно накапливает повреждения. Чтобы омолодить митохондрии, в них можно доставить новую митохондриальную ДНК.
Еще один метод – переместить митохондриальную ДНК в более безопасное и тихое место: ядро клетки. Как мы уже видели, митохондриальная ДНК повреждается именно потому, что находится в митохондриях, где постоянно подвергается воздействию вредных свободных радикалов – побочных продуктов работы митохондрий. Эту проблему можно решить с помощью инъекций митохондриальной ДНК, которая отправляется не в митохондрии (где ее повредят свободные радикалы), а в ядро клетки. Наши клетки таким образом получают резервную копию митохондриальной ДНК, которая находится в безопасности.
Это кажется невероятным или невозможным, но ученым уже удалось это сделать. Они использовали этот метод, чтобы вылечить клетки от митохондриальных болезней, считавшихся неизлечимыми. Одна из таких болезней – наследственная оптическая нейропатия Лебера, которая вызывает слепоту у молодых людей, а также может привести к расстройствам движения, потому что мозг тоже повреждается. Болезнь развивается, потому что один из белков в митохондриях работает неправильно. Ученым удалось встроить ДНК, кодирующую сборку митохондриального белка, в ядро клетки. Митохондриальный белок вырабатывается в ядре и автоматически отправляется в митохондрии, где заменяет поврежденный белок. В результате митохондрии начинают работать в несколько раз лучше (281).
Это и другие исследования показывают, что постаревшие митохондрии можно омолодить. Возможно, в будущем люди станут получать инъекции митохондриальной ДНК или других веществ, омолаживающих митохондрии (282). Вы будете получать эти вещества регулярно, чтобы митохондрии работали так же хорошо, как в молодости: вы сможете ходить без устали по несколько часов, как ребенок, ваша концентрация и скорость мышления останутся оптимальными, а зрение и слух – острыми (это все, конечно, вы получите в сочетании с другими методами лечения, которые воздействуют на другие механизмы старения).
Другие методы
Методы обращения старения вспять, которые мы обсудили выше, – не футуристические мечты: их уже разрабатывают и испытывают. Некоторые из них даже стали стандартными методами лечения заболеваний, ранее считавшихся неизлечимыми или смертельными. Сегодня ученые всего мира работают над разработкой и других методов замедления старения и обращения его вспять. Один из методов, которому уделяется немало внимания в СМИ, – лечение стволовыми клетками.
О стволовых клетках уже говорилось ранее в этой книге: это клетки, из которых делаются другие клетки. При делении стволовой клетки одна из клеток остается стволовой, а другая становится специализированной, например, клеткой кожи, лейкоцитом или клеткой кишечника. Стволовые клетки постоянно обновляют и поддерживают клетки, из которых состоят наши ткани. Как и большинство других клеток нашего организма, стволовые клетки стареют (из-за накопления белков, ухудшения работы митохондрий, укорочения теломер и т. д.). В результате, когда наши стволовые клетки перестают работать нормально, мы в буквальном смысле увядаем: вырабатывается недостаточно клеток кожи, чтобы не дать коже стать слабой и морщинистой, недостаточно лейкоцитов, чтобы поддерживать иммунную систему, и недостаточно мышечных клеток, чтобы мышцы оставались сильными.
Вполне возможно делать людям инъекции молодых, здоровых стволовых клеток, которые поселятся в наших тканях и станут вырабатывать новые клетки. Проблема одна: как достать стволовые клетки? Ученым нелегко найти их в человеческом организме, потому что зачастую лишь одна из десятков тысяч клеток в ткани является стволовой, причем внешне она ничем не отличается от любой другой. В прошлом стволовые клетки можно было получать из зародышей, но при этом сами зародыши гибли. Это вызвало серьезные этические вопросы: ради стволовых клеток приходилось жертвовать эмбрионами. Кроме того, эти стволовые клетки принадлежали чужому телу, а не вашему собственному, так что ваш организм мог их просто отторгнуть. К счастью, японский ученый Шинья Яманака нашел решение. Он открыл способ превращать обычные клетки организма в стволовые. Это стало феноменальным прорывом. Теперь можно взять, скажем, клетку кожи, добавить к ней четыре вещества, и клетка кожи превратится в стволовую клетку, которая, в свою очередь, потом может превратиться в сердечную, мозговую или желудочную. Эти стволовые клетки не отторгаются, потому что сделаны из клеток вашего собственного организма. Неудивительно, что Яманака за свое открытие довольно быстро получил Нобелевскую премию, которой некоторым ученым приходилось ждать по 50 лет.
Благодаря методу Яманаки получать стволовые клетки стало намного легче, и зародыши для этого больше не нужны. Из таких стволовых клеток можно затем производить новые ткани и органы, как прямо в организме после инъекций, так и в лаборатории. Ученым удалось вырастить из стволовых клеток целое сердце. Чтобы сделать это, они взяли сердце мыши и удалили из него все клетки, оставив лишь каркас, состоящий в основном из коллагеновых белков. Представьте себе бетонный многоквартирный дом (каркас), из которого убрали всех людей (живые клетки). Стволовые клетки прикрепились к каркасу и автоматически начали производить клетки сердечной мышцы, и из них выросло новое, бьющееся сердце (283).
В будущем, возможно, мы сможем взять сердце свиньи (оно очень похоже на человеческое) и удалить из него все свиные клетки. Затем этот каркас заполнится вашими стволовыми клетками (которые сделают из ваших же клеток кожи). Потом вам вырастят в лаборатории новое сердце и имплантируют его в тело. Большое преимущество такого метода состоит в том, что это сердце не будет отвергнуто иммунной системой (как часто случается при пересадке сердца другого человека и всегда – при пересадке свиного сердца), потому что оно сделано из ваших стволовых клеток. С помощью такой процедуры можно выращивать в лаборатории целые органы, чтобы заменить ваши постаревшие органы и ткани. Можно также делать инъекции молодых стволовых клеток, которые обоснуются в ваших тканях и выработают много новых, здоровых клеток. Скрипят суставы? Ваш семейный врач сделает инъекцию стволовых клеток в колено, и из них вырастут новые хрящи. Проблемы с памятью? Можно сделать инъекцию стволовых клеток в мозг. Небольшой сердечный приступ? Можно сделать инъекцию стволовых клеток в поврежденную область, чтобы залечить сердечную мышцу.
Еще одна многообещающая методика – CRISPR-белки. Большинство людей о них и не слышали, но вот глаза ученых загораются всякий раз, когда они слышат этот термин. CRISPR-белки – это недавнее открытие, которое позволяет ученым переписывать гены (участки ДНК, содержащие инструкции по сборке белков). С помощью этого метода вы можете быстро, легко и точно изменить ДНК человека. До недавнего времени это был очень трудоемкий и длительный процесс. Сначала нужно было произвести в лаборатории ген (участок ДНК, который мог вылечить болезнь, вызванную отсутствием этого гена или его плохой работой). Этот ген вставляли в вирус, после чего делали инъекцию этого вируса пациенту. Вирус заражал клетки и вставлял ген в какое-то случайное место ДНК. Поскольку процесс совершенно случаен, он может, например, вызвать рак, если ген попадет в область ДНК, отвечающую за рост клеток: неконтролируемый рост клеток приводит к раку.
Благодаря CRISPR-белкам этот процесс стал очень быстрым и точным. Эти белки находят и переписывают конкретные гены в ДНК. Ученым удалось вылечить мышей от генетического метаболического заболевания, просто сделав инъекцию CRISPR-белков в хвост. Эти белки переписали ДНК мышей, и генетическая болезнь прошла.
В будущем, возможно, мы сможем переписывать гены, которые играют роль в процессе старения. Кто-то может возразить, что это будет очень сложно, потому что в процессе старения участвуют тысячи генов, и изменить их все почти невозможно. Но это не обязательно: иногда, как показали многочисленные эксперименты с лабораторными животными, нужно изменить всего один ген, чтобы продлить жизнь. Если, например, изменить у мыши ген, управляющий метаболизмом инсулина, она проживет на 50 процентов дольше. Такие гены часто являются «ключевыми», управляющими работой сотен других генов. Нужно изменить только эти ключевые гены. Вот что говорит профессор Дэвид Гемс, изучавший старение всю жизнь:
Одно из самых значительных открытий в биологии в последние десятилетия на удивление мало известно людям: замедлить старение у лабораторных животных вполне возможно и, более того, довольно просто.
CRISPR-белки и похожие методики переписывания ДНК могут сыграть важную роль в переписывании или перепрограммировании организма и замедлении старения. Мы на пороге новой эпохи, в которой сможем переписывать код собственных тел точно так же, как переписываем программный код компьютеров. И, похоже, переписывать этот код довольно просто, потому что мы уже идентифицировали важные ключевые гены, которые продлевают жизнь. Наконец, если вам интересно, что же означает CRISPR, вот расшифровка аббревиатуры: «clustered regularly interspaced short palindromic repeats» («короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами»; описание ДНК, которую миллионы лет использовали бактерии для распознавания нежелательной вирусной ДНК, чтобы атаковать ее CRISPR-белками).