Come la scienza propone di posticipare la morte.
Quando l'invecchiamento è riconosciuto come una malattia, quali geni sono associati ad esso, c'è un limite alla longevità e quanto sia pericoloso il biohacking - in un'intervista con uno dei vincitori del concorso "Discovery of the Year", Alexander Tyshkovsky.
A dicembre Indicator. Ru e il progetto "I am in Science" hanno tenuto un concorso per la migliore ricerca degli scienziati russi per l'anno "Discovery of the Year". Secondo i risultati del voto degli esperti, uno dei vincitori nella nomina giovanile del concorso è stato un ricercatore senior presso il Laboratorio di Biologia dei Sistemi dell'invecchiamento, Istituto di ricerca di chimica fisica, Università statale di Mosca MV Lomonosov e la Harvard Medical School Alexander Tyshkovsky con un articolo sui meccanismi molecolari dell'estensione della vita nel metabolismo cellulare. Abbiamo parlato con lui dell'essenza della scoperta che ha fatto con i suoi colleghi, ma non solo.
Alexander, parlaci delle tue ricerche. Per quanto ho capito, hai preso i metodi ben noti per allungare la vita e hai guardato esattamente come, a livello molecolare, influenzano il corpo dei topi. Cosa hai trovato?
- Il nostro compito principale era capire se i metodi di estensione della vita hanno alcuni meccanismi comuni. Ad oggi, sono già noti più di 20 modi diversi per aumentare l'aspettativa di vita negli animali: si tratta di varie diete (ad esempio ipocaloriche) e farmaci (ad esempio rapamicina) e alcuni effetti genetici. Tra queste ultime, una delle più famose è una mutazione che porta al deficit dell'ormone della crescita. Di conseguenza, si ottengono topi nani, ma questo è già sufficiente per vivere una volta e mezza più a lungo di quelli ordinari. Nel nostro lavoro, abbiamo cercato meccanismi molecolari comuni a tutti questi metodi. Per fare questo, abbiamo esposto i topi a diverse influenze e dopo alcuni mesi abbiamo misurato il loro livello di attività genica. Eravamo interessati a come il lavoro dei geni è cambiato sotto l'influenza di questo o quel metodo di allungamento della vita. Si è scopertol'attività di circa 300 geni cambia effettivamente in modo simile, indipendentemente dal tipo di esposizione. Inoltre, è noto che metodi diversi prolungano la vita a vari livelli: dieta, per esempio, di circa il 30%, deficit di ormone della crescita - del 50%, farmaci - solo del 10-20%. Abbiamo scoperto che l'attività di alcuni geni è correlata alla misura in cui una particolare esposizione aumenterà la durata della vita di un animale. Cioè, più attivo è il gene, più a lungo vivrà il topo medio e viceversa. Risulta che i biomarcatori trovati consentono di valutare non solo che l'effetto sarà efficace in linea di principio, ma anche di trarre una conclusione su quanto aumenterà la durata della vita.carenza di ormone della crescita - del 50%, farmaci - solo del 10-20%. Abbiamo scoperto che l'attività di alcuni geni è correlata alla misura in cui una particolare esposizione aumenterà la durata della vita di un animale. Cioè, più attivo è il gene, più a lungo vivrà il topo medio e viceversa. Risulta che i biomarcatori trovati consentono di valutare non solo che l'effetto sarà efficace in linea di principio, ma anche di trarre una conclusione su quanto aumenterà la durata della vita.carenza di ormone della crescita - del 50%, farmaci - solo del 10-20%. Abbiamo scoperto che l'attività di alcuni geni è correlata alla misura in cui una particolare esposizione aumenterà la durata della vita di un animale. Cioè, più attivo è il gene, più a lungo vivrà il topo medio e viceversa. Si scopre che i biomarcatori trovati consentono di valutare non solo che l'effetto sarà efficace in linea di principio, ma anche di trarre una conclusione su quanto aumenterà la durata della vita.ma anche per trarre una conclusione su quanto aumenterà l'aspettativa di vita.ma anche per trarre una conclusione su quanto aumenterà l'aspettativa di vita.
Cosa sono esattamente questi geni?
- Esistono diverse centinaia di tali geni, ma molti di loro sono coinvolti negli stessi processi cellulari. Ad esempio, molti geni che hanno ridotto la loro attività sono stati implicati nella risposta immunitaria. Intuitivamente, la risposta immunitaria è percepita come un meccanismo utile, ma in effetti, con l'età, l'attività di alcuni elementi del sistema immunitario aumenta e l'infiammazione cronica diventa uno dei fattori nello sviluppo delle malattie legate all'età. Per questo nella scienza esiste anche un termine separato infiammazione, dalle parole "infiammazione" (infiammazione) e "invecchiamento" (invecchiamento). Pertanto, non sorprende che i trattamenti che prolungano la vita disattivino i geni associati a questo processo. D'altra parte, abbiamo osservato un aumento dell'attività dei geni coinvolti nella fosforilazione ossidativa e nel metabolismo del glucosio, cioè la ricezione di energia da parte della cellula. È stato precedentemente mostratoche con l'età, l'intensità del metabolismo energetico diminuisce in una varietà di animali, compreso l'uomo. I trattamenti che prolungano la vita rallentano questo processo.
In che modo i tuoi risultati aiutano a trovare nuovi mezzi per prolungare la vita?
Video promozionale:
- La semplificazione della ricerca di nuovi modi per prolungare la vita è l'obiettivo principale del nostro lavoro. Oggi, per provare l'effetto di questo o quell'effetto sulla durata della vita dei topi, è necessario attendere la morte degli animali che ricevono questo effetto e vedere quanto tempo vivono rispetto ai topi normali. E vivono fino a quattro anni. Cioè, per testare l'efficacia di un farmaco, dovrai nutrirlo con un grande gruppo di topi in tutti questi anni. Ciò richiede molto tempo e risorse finanziarie, perché alcuni farmaci sono piuttosto costosi. I nostri risultati ci consentono di prevedere l'effetto dell'esposizione in soli due o tre mesi, non appena influisce sull'attività dei geni biomarcatori nel corpo. Saremo in grado di misurarlo e valutare se l'aspettativa di vita aumenterà. Questo approccio consente di velocizzare e ridurre notevolmente il costo della ricerca di nuove influenze. Attualmente stiamo testando circa dieci dei nostri farmaci previsti per la durata della vita nei topi anziani. Non posso ancora trarre conclusioni, poiché l'esperimento non è ancora terminato, ma già in questa fase vediamo risultati notevoli.
Perché sei interessato all'argomento dell'estensione della vita?
- Onestamente, non ho mai pensato a come sia successo. Penso che ci siano due fattori qui. In primo luogo, sono molto interessato alla bioinformatica e, in generale, all'applicazione dei metodi matematici in biologia. L'invecchiamento è un processo in cui sono coinvolti tutti i sistemi del corpo, non c'è nessun interruttore che lo innescherebbe. Ed è nello studio dei meccanismi di invecchiamento che è più ottimale utilizzare un approccio sistemico, e quindi la bioinformatica. In secondo luogo, secondo me, l'invecchiamento è uno dei principali problemi dell'umanità oggi. Dei dieci decessi sulla Terra, ogni settimo è causato da malattie legate all'età: malattie cardiovascolari, tumori, diabete di tipo 2, demenza e così via. Quindi questo è il problema di salute numero uno e, facendo ricerche sull'invecchiamento, stiamo essenzialmente lavorando per salvare vite umane.
C'è ora un'opinione consolidata nella tua zona su come l'aspettativa di vita di una persona è limitata? Si ritiene che il limite sia già stato raggiunto
- Non esiste ancora una risposta esatta a questa domanda. Il record ufficiale è ora di 122 anni e ci sono centenari che vivono da più di 115 anni. Apparentemente intorno ai 120 anni è il limite attuale che una persona può raggiungere dato l'attuale sistema sanitario, stili di vita sani e così via. Probabilmente, utilizzando alcuni tipi di farmaci e manipolazioni genetiche che prolungano la vita degli animali, saremo in grado di aumentare l'aspettativa di vita media negli esseri umani. Se saremo in grado di aumentare il massimo in questo modo è una domanda difficile. Abbiamo alcuni studi teorici che dimostrano che almeno fino a 150 anni sembra funzionare. Se sia possibile prolungare ulteriormente la vita è una questione aperta. Naturalmente, esempi di mammiferi che vivono più di 200 anni, come le balene, ispirano ottimismo. Ma un uomo può vivere 200 annisenza trasformarsi in una balena, pur rimanendo umano? In altre parole, possiamo aumentare in modo significativo la nostra durata di vita senza modificare le caratteristiche chiave della struttura e della fisiologia del nostro corpo? Non c'è ancora nessuna risposta.
Gli sforzi dei ricercatori nel vostro campo mirano all'invecchiamento in generale come problema che l'umanità risolverà in futuro, o alle singole malattie legate all'età per le quali è richiesto il trattamento ora?
- Vengono applicati entrambi gli approcci. Alcuni gruppi si concentrano su malattie specifiche legate all'età, alcune delle quali sono più popolari e meno popolari. Ad esempio, insieme alla lotta contro il cancro, sta venendo alla ribalta lo studio delle malattie neurodegenerative, compreso il morbo di Alzheimer. Ad oggi, non esiste un solo farmaco provato contro di esso negli esseri umani. Con il giusto stile di vita, possiamo ridurre leggermente il rischio della malattia, ma se è già avvenuta, non funzionerà per fermare o addirittura rallentare il suo sviluppo. Pertanto, vengono investiti grandi sforzi per risolvere questo problema.
L'approccio del nostro laboratorio è leggermente diverso. Invece di combattere ogni malattia separatamente, puoi esplorare i loro comuni meccanismi di insorgenza e agire su di essi. Le malattie neurodegenerative, le malattie cardiovascolari e persino il cancro hanno cause alla radice comuni: l'accumulo di determinati danni in vari sistemi del corpo. Vediamo che il rischio di sviluppare tutte queste malattie aumenta con dinamiche molto simili. E molto spesso, rallentando l'accumulo di danni in un modo o nell'altro, riduciamo il rischio di sviluppare la maggior parte delle malattie legate all'età. Il nostro lavoro mira a trovare una soluzione così complessa: affrontare le cause profonde, non le conseguenze.
Cioè, se effetti simili a quelli che ora prolungano la vita degli animali da laboratorio vengono eventualmente applicati agli esseri umani, rallenteranno lo sviluppo di tutte queste malattie o le faranno tornare indietro?
- Più probabilità di rallentare l'accumulo di danni e ritardare l'insorgenza di tali malattie: questo è l'effetto degli effetti più studiati fino ad oggi.
E quale di questi effetti è il più vicino all'applicazione sugli esseri umani?
- Medicinali, poiché questo è il metodo di trattamento più semplice. Tra questi ci sono alcuni promettenti farmaci antidiabetici, come i farmaci acarbosio e metformina. Sono buoni principalmente con pochi effetti collaterali. Inoltre, ci sono già studi su pazienti con diabete di tipo 2, che hanno dimostrato che i pazienti che assumevano metformina, in media, vivevano anche più a lungo delle persone sane senza diabete. La metformina ha anche effetti benefici sugli animali. Non sempre prolunga la loro vita, ma almeno riduce il rischio di sviluppare malattie legate all'età. È un candidato promettente e lo scorso anno sono stati annunciati i primi studi clinici sulla metformina come cura per l'invecchiamento, non per il diabete. Ci vorranno circa sei anni e si terranno su tremila persone dai 50 anni in su,verrà misurata una varietà di indicatori fisiologici. Questo è un precedente importante perché, in primo luogo, questi sono i primi studi clinici in assoluto di un farmaco antietà sugli esseri umani. In secondo luogo, tali test si stanno avvicinando il giorno in cui le autorità di regolamentazione del governo riconoscono l'invecchiamento come una malattia. Fino a quando ciò non accadrà, nessuna azienda farmaceutica sarà in grado di rilasciare un farmaco antietà per persone sane.
Quale dei tipi di impatto esistenti sembra più promettente per le persone?
- Se parliamo delle principali tendenze nella lotta contro l'invecchiamento, vorrei individuare due principali approcci. Il primo è rallentare l'invecchiamento, di cui abbiamo già parlato. E le droghe qui, purtroppo, danno il minimo effetto, a giudicare dai topi. Oggi, il massimo che i farmaci possono fare è aumentare del 20% l'aspettativa di vita. Anche una dieta ipocalorica dà fino al 30%. Il modo più efficace per rallentare l'invecchiamento negli animali è attraverso la manipolazione genetica. Ma è chiaro che nel caso degli esseri umani, questo è il metodo meno applicabile, perché le tecnologie di modifica del genoma sono in uno stato preparatorio e non sono ancora pronte per l'uso negli esseri umani, soprattutto quando si tratta di uso profilattico. Quindi è probabile che le tecniche anti-invecchiamento esistenti contribuiscano ad aumentare la longevità sana.ma non darà un serio salto nell'aspettativa di vita.
Il secondo approccio non è rallentare l'accumulo di danni, ma correggerli in modo puntuale quando si sono già accumulati. Questa è la base, in particolare, dell'approccio di Aubrey de Gray e della sua organizzazione SENS. Una delle startup più popolari in quest'area è Unity, che sviluppa senolitici, farmaci volti a distruggere selettivamente le cellule invecchiate. Normalmente, le cellule che falliscono si autodistruggono, ma a volte ciò non accade e rimangono nei tessuti, sebbene non funzionino più. Inoltre, queste cellule rilasciano fattori infiammatori, che possono innescare una risposta immunitaria e un'infiammazione cronica. Queste cellule sono chiamate cellule senescenti o invecchiate. E c'è l'ipotesi che sarebbe bello rimuovere tali cellule. Questo è ciò che fanno i senolitici. Negli esperimenti sui topi, hanno prolungato la vita di circa il 10-15%. Negli esseri umani, tali farmaci superano solo le prime fasi degli studi clinici ed è troppo presto per parlare di un effetto reale. Ma se funziona, sarà anche una delle opzioni.
Complessivamente, secondo me, il nostro vantaggio sta nel fatto che ci sono molte tecnologie nel campo dell'antiaging e non abbiamo bisogno che ognuna di esse funzioni. Basta che almeno alcuni siano efficaci, e questo sarà già sufficiente per allungare un po 'la tua vita. E durante questo periodo potrebbero apparire nuovi approcci più efficaci alla terapia.
Come ti senti nei confronti dei biohacker che semplicemente non vogliono aspettare fino a quando non è garantito che qualcosa funzioni e provano metodi non sufficientemente collaudati? C'è qualche responsabilità degli scienziati qui?
- Devi capire che la maggior parte degli esperimenti scientifici sull'efficacia dell'uno o dell'altro metodo di trattamento vengono eseguiti sugli animali e non sempre ciò che funziona sui topi funzionerà sugli esseri umani. Gli scienziati stanno scoprendo nuove possibilità e le loro applicazioni negli esseri umani sono oggetto di studio da parte dei medici al termine degli studi clinici. Pertanto, la responsabilità di uno scienziato è di avvertire le persone che finora questo o quell'approccio non è stato testato su una persona. E per quanto ne so, la maggior parte degli scienziati cerca di farlo. E poi se applicare o meno questo o quel metodo è una decisione individuale di tutti, per la quale ognuno è responsabile di se stesso.
In effetti, molte delle tecniche utilizzate dai biohacker sono metodi classici ben noti di uno stile di vita sano che hanno dimostrato di essere efficaci negli esseri umani. Ad esempio, in un esercizio moderato e in una dieta ipocalorica, non c'è niente di sbagliato se non si va troppo lontano: non esaurire il corpo con la fame, non abbandonare completamente i carboidrati e così via. In altri casi, quando l'effetto di questo o quell'approccio su una persona non è stato dimostrato, la cosa più importante è valutare attentamente tutti i benefici e i rischi. Ad esempio, il tè verde ha mostrato alcune proprietà geroprotettive in esperimenti su animali. In particolare, ha ridotto il rischio di sviluppare malattie neurodegenerative ed è stato associato a una bassa mortalità nell'uomo. Non ha effetti collaterali gravi, quindi non vedo nulla di pericoloso nel prendere il tè verde: forse non ti prolungherà la vita,ma non ci sarà nemmeno alcun danno evidente. E quando si tratta di esposizioni più rischiose con effetti collaterali evidenti, vale già la pena considerarlo. Tuttavia, la maggior parte dei farmaci che aumentano la durata della vita degli animali oggi vengono venduti solo su prescrizione, quindi in alcuni casi il governo ha già pensato per te.
Cosa ti ha spinto a iniziare a divulgare la scienza?
- Credo che uno dei compiti principali degli scienziati sia parlare alla gente della ricerca, prima di tutto della propria. Perché se uno scienziato non lo fa, lo farà qualcun altro. E poi lo studio può acquisire una serie di interpretazioni, conclusioni e così via infondate. La zona dell'invecchiamento in questo senso è un ottimo esempio, perché in essa sono sempre stati presenti molti miti, che non venivano offerti alle persone come fonte di eterna giovinezza. Pertanto, è particolarmente importante parlare di ricerca reale, di ciò che ha una base di prove. Sì, e io stesso sono sempre interessato a esibirmi di fronte alle persone, quindi i discorsi scientifici popolari sono un ottimo modo per combinare l'utile al dilettevole.
Le lezioni e le riprese richiedono molto tempo?
- Sempre più. Da un lato questo è fantastico, dall'altro sta diventando sempre più difficile combinarlo con la scienza. Con le lezioni in questo senso è più facile, perché non hanno bisogno di essere riscritte ogni volta, basta integrarle con nuove ricerche senza cambiarne il contenuto principale. Il video è più difficile perché ogni video ha bisogno di nuovo materiale. Ma ora il nostro team si sta espandendo, nuove persone stanno arrivando e spero che questo ci aiuterà a fare un lavoro più interessante.
Il nostro concorso si chiamava "Scoperta dell'anno", e quale delle recenti scoperte nel tuo campo ti ha sorpreso di più, ti è sembrata una notizia dal mondo della fantascienza?
- Sono rimasto sbalordito da uno studio dell'anno scorso, in cui gli scienziati sono riusciti per la prima volta a stampare in 3D un intero cuore umano dalle cellule del paziente. Aveva, è vero, la dimensione di un coniglio, ma anatomicamente ripeteva completamente l'umano. Questo argomento è lontano dal nostro laboratorio, tuttavia mi ha ispirato. Le cellule che sono diventate l '"inchiostro" per la stampante sono state ottenute dal tessuto adiposo umano, trasformate in cellule staminali pluripotenti indotte e quindi in cellule di tessuto muscolare e pareti dei vasi sanguigni. Anche 15 anni fa era impossibile immaginare la stampa di interi organi, e nel prossimo futuro questo potrebbe essere di grande importanza per il trapianto: consentirà di eseguire il trapianto molto rapidamente, di non attendere un organo donatore adatto ed evitare problemi con la risposta immunitaria.
Come puoi valutare il livello di ricerca nel tuo campo in Russia rispetto ai principali team mondiali? Dove sono forti i ricercatori russi e dove sono in ritardo?
- Abbiamo un'ottima scuola di bioinformatica. La Facoltà di Bioingegneria e Bioinformatica dell'Università Statale di Mosca, presso la quale mi sono laureato, prepara specialisti in questo campo, e quelli davvero forti. Mi sembra che la Russia sia uno dei paesi leader in questo settore. Esistono difficoltà nella biologia sperimentale e sono principalmente associate all'elevato costo degli esperimenti sugli animali. Nel campo dell'invecchiamento richiedono risorse particolarmente ingenti. Come abbiamo discusso, testare un farmaco per prolungare la vita nei topi richiede di somministrarlo ogni giorno per circa quattro anni. E i farmaci sono costosi e i gruppi di topi dovrebbero essere piuttosto grandi: dozzine di animali sia nel gruppo di controllo che in quello sperimentale. Negli Stati Uniti esiste un programma statale separato per tali esperimenti, sponsorizzato dal Dipartimento della Salute,poiché nessun laboratorio può permetterselo. Quindi, in termini di esperimenti sugli animali, stiamo perdendo, ma il nostro punto di forza è nella matematica e nell'informatica. Pertanto, è molto importante continuare a sostenere la formazione e il lavoro di tali specialisti. In generale, la scienza oggi non ha confini territoriali. Quindi, nella lotta contro l'invecchiamento, stiamo tutti facendo una causa comune.
Autore: Ekaterina Erokhina
