Начало 1998 г. ознаменовалось научной сенсацией: по заявлению американских ученых (руководитель работ доктор Вудридж Райт) из компании «Герон» (Калифорния), ими разработан метод, способный затормозить старение клетки, что позволит значительно продлить жизнь людей.
Это дало повод средствам массовой информации вновь заговорить о возможном «эликсире бессмертия» человека, а упомянутый компании в результате удалось почти наполовину поднять стоимость своих акций.
Однако российские ученые к данной сенсации отнеслись весьма сдержанно. Но - обо всем по порядку.
... Припоминается знойный июль 1972 г. в столице Украины. Тогда в Киеве проходил IX Международный конгресс геронтологов, и мне как научному обозревателю одной из центральных газет посчастливилось освещать его работу. Это было время расцвета отечественной молекулярной биологии, а потому неудивительно, что и на конгрессе проблемы биологии старения оказались в центре внимания: на эту тему было сделано около двухсот докладов и сообщений. Среди них - и выступление молодого малоизвестного в ту пору научного сотрудника из НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи А. М. Оловникова на тему «Лимитированность срока жизни клонов нормальных соматических клеток эукариот и маргинотомия» (кстати, один из немногих докладов без группы соавторов).
Согласитесь, что такое название доклада могло заинтересовать лишь узких специалистов в этой области, а потому выступление молодого ученого не нашло должного отражения в средствах массовой информации. Впрочем, и американские ученые - участники конгресса тогда тоже не проявили особого внимания к данной теме.
Теперь же выяснилось, что выявленный ныне американцами механизм старения клетки, связанный с ограничением числа ее делений, теоретически предсказал двадцать семь лет назад именно... А. М. Оловников, занимавшийся этой проблемой и посвятивший ей свой доклад на упомянутом конгрессе геронтологов. Но, слава Богу, американские ученые оказались людьми объективными и сейчас благодарят российского коллегу за высказанную им тогда идею (его портрет даже висит на видном месте в одной из американских лабораторий).
Ну, а что же сам Алексей Матвеевич Оловников? Он всего лишь кандидат медицинских наук и продолжает трудиться на скромной должности в одном из московских научно-исследовательских институтов, по-прежнему много читает специальной литературы и напряженно размышляет над новой теорией биологического морфогенеза. Искренне радуется, что его идею, высказанную почти тридцать лет назад, удалось экспериментально подтвердить американским коллегам.
Для того чтобы узнать подробнее о нашумевшем открытии, редакция, в которой работает мой знакомый корреспондент , обратилась к первоисточнику, Компания GERON любезно предоставили информацию, которую я предлагаю вашему вниманию в сокращенном виде.
НАУЧНАЯ ПЛАТФОРМА
Большинство клеток человека, до того как они состарятся, могут делиться только определенное количество раз. Клетки из разных тканей, такие, как остеобласты в костях, эндотелиальные клетки в кровеносных сосудах, ретинальные пигментные эпителиальные клетки глаз, фибробласты кожи, лимфоциты крови и многие другие могут быть выращены в лабораторных условиях, однако лимит их жизни ограничен и определяется примерно 20-100 удвоениями(в зависимости от возраста донора), а затем они прекращают деление и входят в состояние, называемое возрастом или клеточным старением. Этот феномен возраста клетки впервые был описан детально Леонардом Хейфликом в 1961 г., и поэтому предел клеточной пролиферации часто называют “лимитом Хейфлика”. С момента этого открытия Национальный институт старения финансировал значительную часть исследований механизмов старения клеток в надежде на то, что будет обнаружен ключевой механизм, а это позволило бы вмешиваться в процесс старения на клеточном уровне. Технология Geron устанавливает связь с возрастными “часами” клетки, которые контролируют процесс старения.
Старение клеток и бессмертие
Как говорилось выше, существует общепринятое мнение, что мы стареем, потому что стареют клетки. Наше тело состоит из миллиардов крошечных самостоятельно живущих существ, называемых клетками. Внутри каждой клетки в плотном образовании, называемым ядром, находится модель программы жизни, заключенная в ДНК. Она обусловливает индивидуальность каждого человека в утробе матери, будущий цвет глаз, пол, рост после рождения, в зрелом возрасте и последующие изменения в конце жизни - процесс, называемый старением. С тех пор, как Хейфликом был открыт феномен возраста клетки, стало ясно, что существуют “часы”, которые отсчитывают не время, а число делений клетки. За десятилетия, прошедшие после открытия Хейфлика, возникла теория механизма этих «часов» - теломерная гипотеза. Согласно этой теории, «часы» старения клетки пребывают на линейных окончаниях молекулы ДНК, в районе, называемом теломер(tea-low-mere). Линейное окончание каждого участка ДНК заканчивается последовательностью TTAGGG, которая повторяется сотни раз, эффективно завершая конец. Это похоже на то, как пластик на концах шнурков нашей обуви покрывает и защищает шнурки от разволокнения.
По теломерной гипотезе, при делении клеток эта концевая часть ДНК укорачивается с каждым делением подобно горящему фитилю. При достижении ДНК критической длины деление клетки прекращается, и наступает ее старение. В некоторых клетках, например репродуктивных, теломерные часы «не тикают», теломеры не укорачиваются, а клетки, несомненно, могут делиться неопределенно долго - характеристика, свойственная «бесмертию» (immortality). «Бессмертие» клеток не означает, что они не могут умирать. Конечно же, как и ко всем клеткам, к ним нужно относиться бережно, чтобы сохранить их жизнеспособность. Бессмертие предполагает, что эти клетки не смертны, т. е. они не подвержены старению после определенного количества удвоений. “Бессмертные” клетки, при условии, что они основательно подпитаны и укреплены, потенциально могут делиться бесконечно.
Теломераза
Geron сделал открытие, что способность репродуктивных клеток к делению в режиме бессмертия происходит благодаря наличию белка, называемого теломеразой. Этот фермент представляет собой комплекс из двух различных молекул: одна из РНК, другая - из белка. Компонент РНК называется hTR(РНК человеческой теломеразы), а компонент белка - hTRT(обратимая транскриптаза человеческой теломеразы). Теломераза использует компонент РНК, чтобы направлять синтез повторной последовательности (TTAGGG), а слияние построечных блоков ДНК завершается hTRT (рис.). Вследствие этого сочетание hTR и hTRT составляет активную теломеразу и может быть представлено как крошечный механизм, который заводит «часы» стареющей клетки путем увеличения длины “горящего фитиля”.
Теломераза - фермент “бессмертия”
Исследования Geron показали, что теломераза анормально реактивирована при всех основных типах рака и, наоборот, она отсутствует в большинстве нормальных тканей. Явное исключение - репродуктивные клетки, где отмечается высокий уровень теломеразы и теломеры очень длинные. Предполагается, что теломераза в этих клетках функционально активна и обеспечивает полную реализацию генетической информации, которая передается из поколения в поколение. Теломераза присутствует в очень малом количестве также на этапах гемопоэза, в клетках кожи и желудочно-кишечного тракта. Однако и эти клетки стареют и постепенно теряют теломерную ДНК, что предполагает отсутствие у них достаточной активности теломеразы, чтобы быть «бессмертными». В 1994 г, Geron объявил о клонировании РНК - компонента теломеразы, на который он получил патент США. 14 августа 1997 г. компания объявила о клонировании белкового компонента в сотрудничестве с нобелевским лауреатом доктором Т. Cech из университета Колорадо. Заявки на патент для различных методов и составных, связанных с компонентом белка, ожидают решения повсюду в мире. 1 сентября 1997 г. компания в сотрудничестве с Юго-Западным медицинским центром университета Техаса в Далласе объявила, что комбинации компонента РНК и белка ведут к появлению функционально активного фермента. Это позволяет предположить, что компания владеет критическими компонентами для вмешательства в старение клетки и ее долгожительство.
ПРОГРАММЫ
Терапия рака (ингибирование теломеразы)
В то время как нормальные клетки в нашем организме делятся только определенное количество раз(смертность клетки), раковые клетки могут делиться беспредельно (бессмертие клетки). Нормальные клетки потенциально могут стать раковыми. Это возможно, если серия случайных мутаций повышает реактивную способность различных онкогенов и инактивирует подавленные гены опухоли. С каждой мутацией предраковые клетки все более отличаются от нормальных, становятся неконтролируемыми и могут начать порождать опухолевую массу. Однако большинство клеток, вероятно, преодолевает такие изменения, уничтожается, поскольку теломерное укорачивание ведет либо к старению клетки, либо к хромосомной нестабильности и смерти клеток. Исследователи компании Geron и сотрудничающие с ними указывают, что для достижения большинством раковых опухолей угрожающих для жизни размеров или распространения метастазов по всему телу необходимо, чтобы некоторые раковые клетки стали «бессмертными», что происходит посредством активации теломеразы.
Теломераза дает возможность раковым клеткам укрепить длину теломера, обеспечивая их таким образом безграничной репликативной возможностью, или «бессмертием». Поскольку сама теломераза не способна трансформировать нормальную клетку в раковую, полагают, что она необходима для неограниченного роста раковых клеток.
Ученые компании Geron намерены обнаружить и разработать ингибитор этой маленькой молекулярной теломеразы, блокада которой позволит теломерам раковой клетки вновь обрести способность к укорачиванию и в конечном счете приводить раковую клетку к смерти. Уникальность стратегии Geron состоит в признании универсальности и специфичности теломеразы как объекта исследования в области онкологии, т.е. теломераза - необыкновенно привлекательная цель для исследования лекарств, так как никогда не может быть открыта молекула, необходимая для продолжения роста опухолевых клеток без ограничения, которая присутствовала бы почти во всех видах раковых клеток и устранение которой фармакологическими средствами не вызвало бы никаких серьезных побочных эффектов.
Что касается универсальности, то исследование Geron и привлеченных сотрудников показало, что теломераза присутствует в клетках более чем 20 различных видов рака, в частности самых распространенных - рак простаты, молочной железы, легких, толстой кишки, мочевого пузыря, матки и яичников, лимфом, лейкемия, меланома, рак поджелудочной железы. Так как теломераза присутствует в клетках всех названных видов рака и неактивна биологически в большинстве нормальных клеток, она является первым универсальным маркером для рака. Что касается специфичности, то теломераза не присутствует в большинстве нормальных клеток и тканей на уровне, подходящем для репликативного «бессмертия», исключая репродуктивные клетки.
Терапия.
Исследования Geron показали, что ингибитор теломеразы может блокировать раковые клетки посредством укрепления теломерной длины. Как результат теломеры в раковых клетках укорачиваются по мере того, как клетки продолжают делиться, и это происходит до тех пор, пока они не становятся критически короткими; на этой точке раковая клетка умирает. Ученые компании Geron блокировали человеческую теломеразу у линий опухолевых клеток in vitro, применяя вещество, не взаимодействующее с компонентом РНК теломеразы человека. В этом эксперименте блокада теломеразы привела к теломерному укорачиванию и смерти раковой клетки. Основываясь на этих результатах, Geron настойчиво добивается идентификации ингибиторов теломеразы как потенциальных препаратов для доклинического совершенствования. Компания верит, что подход к малой молекуле произведет кандидата с более выгодным коммерческим профилем - оральной биодоступностью, стабильностью вещества и низкой стоимостью производства. Сотрудники компании Geron применяют патентованную технологию отбора для идентификации малых молекул веществ, избирательно подавляющих теломеразу. При тестировании на доклиническом этапе применяются традиционная медицинская и комбинаторная химия, а также разработанные модели опухолевого роста на животных.
ПАТЕНТОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОТБОРА ВЕДЕТ К ПОЯВЛЕНИЮ НОВЫХ ИНГИБИТОРОВ
Чтобы продвинуть эту программу, Geron разработал собственную технологию отбора, собрав структурно разнообразную «библиотеку» из более чем 100 000 малых молекул, и установил медицинскую и комбинаторную химическую способность. Применяя собственные стандарты, Geron разработал хорошо автоматизированный высокопропускной отбор для идентификации ингибиторов теломеразы. Компания пользуется этой возможностью, чтобы тщательно отобрать различные составные малых молекул, которые либо были получены, либо созданы посредством химических комбинаторных возможностей. В результате усилий отбора Geron и его сотрудники идентифицировали несколько классов веществ, обладающих ингибирующими теломеразу свойствами, и установили наличие связи между структурой и активностью, ведущей к модификации веществ. Важно, что United States Patent и Trademark Office недавно выдали компании патенты на два отобранных ингибитора теломеразы. Geron полагает, что блокада теломеразы заставит пораженные раком клетки возобновить теломерное укорачивание во время их деления; таким образом они потеряют свое «бессмертие». Когда теломеры укоротятся до критической длины, раковые клетки умрут. Вследствие этого можно ожидать, что у ингибитора теломеразы есть сила торможения, так как теломеры раковой клетки получают способность к нормальному укорачиванию. Хотя Geron предвидит, что ингибитор теломеразы мог бы быть эффективным при лечении в определенных случаях, предполагается, что его во многих случаях будут применять в связи с другими терапевтическими модальностями для уменьшения объема массы опухоли. Geron считает, что ингибитор теломеразы будет эффективным лечебным средством для широкого диапазона видов рака, хотя при его применении могут быть определенные ограничения. Так как теломераза представлена в репродуктивных клетках, ингибитор теломеразы подобно всем канцерогенам может оказывать отрицательное воздействие на такие клетки. Теломераза также транзиторно выражена в определенных клетках: гемопоэтических, клетках кожи и желудочно-кишечного тракта. Однако ученые компании Geron и другие показали, что эти ткани также стареют, о чем свидетельствует постепенное укорачивание теломер во время деления клетки. По мнению ученых компании, это результат транзиторного, или низкого уровня экспрессии теломеразы, и маловероятно, что теломераза биологически важна для этих тканей. Соответственно маловероятно, что и ингибиторы теломеразы оказывают на них отрицательное влияние. Таким образом, можно предположить, что ингибитор теломеразы обладает более выраженным побочным эффектом, чем современная терапия рака, что делает мишенью все делящиеся клетки.
Диагностика рака
По мнению компании, теломераза также является универсальным и высокоспецифичным маркером рака, а поэтому обнаружение и определение количества теломеразы могло бы иметь большее значение для диагностики рака, прогнозов, патентного мониторинга и отбора. В то время как диагностику рака применяют к единичному или ограниченному количеству типов рака, диагностика, основанная на теломеразе, может быть адресована широкому ряду типов рака. Компания также считает, что диагностика рака, основанная на теломеразе, должна достичь рынка раньше, чем терапия ингибиторами теломеразы. Пригодность диагностики повысит коммерческое значение ингибитора теломеразы в результате возрастания понимания клиницистами биологического значения теломеразной активности при раке.
Компания разработала ряд собственных методов для определения теломеразы, основанных на активности ее или компонентов. Первое поколение методов - это Протокол повторного теломерного увеличения, (ППТУ), который может быть применен для определения теломеразной активности в малигнизированной ткани. United States Patent и Trademark Office недавно выдали компании Geron патент на испытание ППТУ. Второе поколение методов определяет компонет РНК из теломеразы человека, который впервые был клонирован учеными компании Geron. Это дает последней возможность использовать право собственности на гибридизацию in situ и другие методы определения присутствия теломеразы. United States Patent и Trademark Office выдали компании Geron патент на РНК-компонент человеческой теломеразы и патент эксклюзивного лицензирования на методы, связанные с прогнозированием и определением специфических типов рака, основанных на теломеразной активности.
Geron наблюдает за доклиническими исследованиями, чтобы определить размеры диагностического и прогностического потенциала его технологии определения теломеразы. Данные начального изучения указывают, что уровни теломеразы коррелируют с клиническим исходом рака молочной железы, простаты, желудка, лейкемии и нейробластомы. Компания намеревается продолжить развитие технологии выделения теломеразы как нового средства диагностики и прогностики для целого ряда других видов рака. Определение теломеразы может быть полезным для выявления опухоли, поскольку она присутствует в раковых клетках в крови, моче, оральных смывах и РАР-мазках.
Геномика старения
Наши тела состоят из миллиардов клеток, многие из которых делятся в течение всей нашей жизни. За исключением наших репродуктивных клеток, большинство клеток тела имеют часы старения, роль которых выполняет теломер, ограничивая количество их делений. Geron продемонстрировал, что как только теломеры достигают предела укорочения, деление клеток останавливается, и клетка обретает состояние, известное как «старение клетки». Несмотря на то, что в стареющих клетках останавливается деление, они остаются метаболически активными и, что важно, демонстрируют паттерны генной экспрессии, что ведет к дисбалансу белков и других генных продуктов, которые, как полагает Geron, оказывают прямой и разрушительный эффект на окружающие ткани. По мнению Geron, эта дисфункция на уровне клетки, возникающая в целом ряде тканей, а во всем теле является причиной связанных с возрастом болезни или вносит свой вклад в их развитие.
Так как активность теломеразы коррелирует с клеточным «бессмертием», компания считает, что последнее клонирование белка гена теломеразы может облегчить развитие «бессмертия» человеческих клеток. Geron клонировал и получил патент США на РНК-компонент человеческой теломеразы. 12 января 1997 г. компания объявила, что недавно клонированный hTRT-генный продукт, когда комбинируется с РНК-компонентом, сообщает активность теломеразе. Это может позволить «обессмертить» клетки без влияния на злокачественные характеристики. Такая технология имела бы широкое применение в медицине и в области разработки лекарств широкого диапазона действия - от омоложения человеческих клеток до лечения возрастных расстройств у человека, а также в биотехнологической промышленности, которая в настоящий момент ограничена смертностью нормальных человеческих клеток. Полное клонирование фермента теломеразы и ее регуляторов может также обеспечить компанию последующим поколением ингибиторов теломеразы, новых реагентов для обнаружения теломеразы и других маркеров, полезных при диагностике рака.
Geron ищет пути развития терапии на основе модулирования биологических процессов, регулирующих старение клеток. Компания применяет геномную технику, чтобы воздействовать на деструктивные генетические изменения, которые происходят в стареющих клетках.
Цель программы - лечение возрастных заболеваний и состояний лекарствами с малой молекулой, которые модулируют деструктивные паттерны генной экспрессии, появляющейся в клетках как только они исчерпывают свои репликативные возможности. Подход компании Geron к геномике уникален в том, что он фокусируется на различиях в генной экспрессии между репликативно молодыми и стареющими клетками. Geron полагает, что существует значительное преимущество в определении различий в генном выражении между молодыми и стареющими клетками, а значит и используемыми стареющими клетками в лекарственном отборе.
Программа геномики старения направлена на широкий диапазон зависимых от возраста заболеваний, но, в первую очередь, на старение кожи, атеросклероз и дегенерацию желтого пятна сетчатки глаза.
После заявления американских ученых об этих экспериментах в средствах массовой информации стала широко обсуждаться возможность получения «лекарства от старения» и даже «эликсира бессмертия». Однако многие российские ученые отнеслись к этому весьма скептически.
Первым, кого попросили прокомментировать эту научную сенсацию, был известный специалист в области медицинской генетики, вице-президент Российской академии медицинских наук акад. РАМН Н. П. Бочков, который заявил категорично:
- Не вижу необходимости сейчас обсуждать эту тему - практически еще ничего не сделано для разработки лекарства от старости. И вашей газете, пользующейся авторитетом среди специалистов, не советовал бы создавать неоправданную шумиху вокруг данного открытия американских ученых.
Однако руководитель лаборатории МГУ, в которой исследуются в том числе и возможности теломеразы, акад. РАН А. А. Богданов придерживается несколько иного мнения:
- Исследования теломеразы как соединения, способного продлить жизнь клетки, несомненно, перспективны. Научившись продлевать сроки жизни клетки, мы может проследить, скажем, отдаленные результаты действия на нее тех или иных лекарств, особенно новых соединений. Уже сейчас можно говорить о восстановлении с помощью теломеразы преждевременно погибших клеток некоторых тканей, например сетчатки глаза, кровеносных сосудов и др. Не исключено, что на основе теломеразы в перспективе удастся получить и лекарство против преждевременного старения.
Осторожнее по этому поводу высказался директор Института физико-химической биологии акад. РАН В. П. Скулачев:
- О подлинном бессмертии говорить пока еще рано. Клетки все равно будут умирать - по другим причинам, не связанным с количеством делений. К тому же не следует забывать, что при любом вмешательстве в механизмы наследственности клеток всегда имеется весьма серьезный риск.
Сомнение в скором получении «лекарства от старости» и «эликсира бессмертия» высказал и заместитель директора по научной работе Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта чл. -кор. РАН С. Н. Кочетков:
- Несомненно, в теоретическом плане работы американских исследователей представляют большой интерес. Однако до практического воплощения результатов этих экспериментальных работ пройдет, убежден, немало времени. Как только появятся первые практические результаты исследований зарубежных или отечественных ученых по продлению жизни клетки, мы сразу же позвоним вам в редакцию.
Такого звонка в редакцию придется, очевидно, ждать немало времени, особенно, если учесть высказывание директора НИИ биомедицинской химии акад. РАМН А. И. Арчакова:
- Наше отставание в области структурной молекулярной биологии стало практически необратимым. Отечественная наука споткнулась на дороговизне этих исследований. Раньше фундаментальные исследования финансировались из бюджета, теперь же - за счет грантов. Но на них далеко не уедешь.
Взвешенную позицию по поводу практических результатов экспериментальных исследований американских ученых высказал и директор НИИ фармакологии акад. РАМН С. Б. Середенин:
- Для меня лично это открытие не является сенсационным. Дело в том, что на сегодняшний день в распоряжении фармакологов имеется немало соединений, которые могут как ускорять деление клеток, так и тормозить их рост. Но все эти соединения весьма эффективны, когда действуют на изолированную клетку вне организма. При введении же их в организм они не столь эффективны. Не следует забывать, что целостный организм, особенно человека, - это не механическая сумма клеток, а сложнейшая саморегулирующаяся система, жизнь которой намного сложнее, чем жизнь одной отдельно взятой клетки. Так что говорить о создании в скором времени «лекарства от старости» и «эликсира бессмертия», на мой взгляд, пока преждевременно.
... Мне импонирует точка зрения академика Середенина. К тому же не следует забывать, что, если вдруг и будет найден «эликсир бессмертия», то это может послужить началом... конца жизни человечества на Земле, ибо с прекращением эволюции прекратится и существование всего живого. Ведь жизнь - это вечное и бесконечное приспособление организма к постоянно изменяющимся условиям окружающего нас мира.
Наука не стоит на месте и мы все чаще слышим о клонах, которые уже есть и будут всегда. Но опыты на клетках и клонировании большую часть проводились на мышках и других животных, но никто вам никогда не скажет правды, что проводились опыты на людях еще в далеком 1945 году. Наши ученые приблизились к клонированию уже в 1961г. И это не сказки. Эти доказательства сказаны многими выдающимися учеными бывшего СССР, но те кто соглашался на такие опыты ради науки ,тогда это были добровольцы. Сейчас в наше время таких добровольцев мало найдешь. Кризис в стране толкает людей на крайности, чаще стали предлагать услуги суррогатной матери, предлагают свои органы, спрашивается ради чего? Ради того, чтобы выжить в период кризиса и прокормить свою семью, а порой от отчаянья и безысходности. Но мало кто задумывался почему так много стало исчезать детей и взрослых, причем эта категория не каких-то бомжей, а вполне здоровых людей…………… Да правильно Вы подумали! Сейчас пошла мода на инъекции стволовых клеток, откуда берут эти клетки? Уже знаете, зачем повторяться и намекать.
То, что существует эликсир молодости ЭТО ДАКАЗАНО!
И потом: вам хотелось бы когда-нибудь произнести горькую фразу (а я слышала ее от некоторых долгожителей): «Я устал(а) от жизни»... Лично мне - нет! Была бы жизнь лучше и чище, другое дело. Но свое будущее мы можем сами сотворить, загляните в свою душу, разве вас не возмущает несправедливость, экология, пустые глаза прохожих, алчность чиновников, грязь городов, да разве только это. Начните с себя, обратите свои глаза и сердце к Матери-Земле, сколько ей, многострадальной приходиться терпеть, сколько ран на её теле. Пробудите память наших предков в себе, станьте любимыми детьми Родной Земли и творите справедливость на ней.
Однако российские ученые к данной сенсации отнеслись весьма сдержанно. Но - обо всем по порядку.
... Припоминается знойный июль 1972 г. в столице Украины. Тогда в Киеве проходил IX Международный конгресс геронтологов, и мне как научному обозревателю одной из центральных газет посчастливилось освещать его работу. Это было время расцвета отечественной молекулярной биологии, а потому неудивительно, что и на конгрессе проблемы биологии старения оказались в центре внимания: на эту тему было сделано около двухсот докладов и сообщений. Среди них - и выступление молодого малоизвестного в ту пору научного сотрудника из НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н. Ф. Гамалеи А. М. Оловникова на тему «Лимитированность срока жизни клонов нормальных соматических клеток эукариот и маргинотомия» (кстати, один из немногих докладов без группы соавторов).
Согласитесь, что такое название доклада могло заинтересовать лишь узких специалистов в этой области, а потому выступление молодого ученого не нашло должного отражения в средствах массовой информации. Впрочем, и американские ученые - участники конгресса тогда тоже не проявили особого внимания к данной теме.
Теперь же выяснилось, что выявленный ныне американцами механизм старения клетки, связанный с ограничением числа ее делений, теоретически предсказал двадцать семь лет назад именно... А. М. Оловников, занимавшийся этой проблемой и посвятивший ей свой доклад на упомянутом конгрессе геронтологов. Но, слава Богу, американские ученые оказались людьми объективными и сейчас благодарят российского коллегу за высказанную им тогда идею (его портрет даже висит на видном месте в одной из американских лабораторий).
Ну, а что же сам Алексей Матвеевич Оловников? Он всего лишь кандидат медицинских наук и продолжает трудиться на скромной должности в одном из московских научно-исследовательских институтов, по-прежнему много читает специальной литературы и напряженно размышляет над новой теорией биологического морфогенеза. Искренне радуется, что его идею, высказанную почти тридцать лет назад, удалось экспериментально подтвердить американским коллегам.
Для того чтобы узнать подробнее о нашумевшем открытии, редакция, в которой работает мой знакомый корреспондент , обратилась к первоисточнику, Компания GERON любезно предоставили информацию, которую я предлагаю вашему вниманию в сокращенном виде.
НАУЧНАЯ ПЛАТФОРМА
Большинство клеток человека, до того как они состарятся, могут делиться только определенное количество раз. Клетки из разных тканей, такие, как остеобласты в костях, эндотелиальные клетки в кровеносных сосудах, ретинальные пигментные эпителиальные клетки глаз, фибробласты кожи, лимфоциты крови и многие другие могут быть выращены в лабораторных условиях, однако лимит их жизни ограничен и определяется примерно 20-100 удвоениями(в зависимости от возраста донора), а затем они прекращают деление и входят в состояние, называемое возрастом или клеточным старением. Этот феномен возраста клетки впервые был описан детально Леонардом Хейфликом в 1961 г., и поэтому предел клеточной пролиферации часто называют “лимитом Хейфлика”. С момента этого открытия Национальный институт старения финансировал значительную часть исследований механизмов старения клеток в надежде на то, что будет обнаружен ключевой механизм, а это позволило бы вмешиваться в процесс старения на клеточном уровне. Технология Geron устанавливает связь с возрастными “часами” клетки, которые контролируют процесс старения.
Старение клеток и бессмертие
Как говорилось выше, существует общепринятое мнение, что мы стареем, потому что стареют клетки. Наше тело состоит из миллиардов крошечных самостоятельно живущих существ, называемых клетками. Внутри каждой клетки в плотном образовании, называемым ядром, находится модель программы жизни, заключенная в ДНК. Она обусловливает индивидуальность каждого человека в утробе матери, будущий цвет глаз, пол, рост после рождения, в зрелом возрасте и последующие изменения в конце жизни - процесс, называемый старением. С тех пор, как Хейфликом был открыт феномен возраста клетки, стало ясно, что существуют “часы”, которые отсчитывают не время, а число делений клетки. За десятилетия, прошедшие после открытия Хейфлика, возникла теория механизма этих «часов» - теломерная гипотеза. Согласно этой теории, «часы» старения клетки пребывают на линейных окончаниях молекулы ДНК, в районе, называемом теломер(tea-low-mere). Линейное окончание каждого участка ДНК заканчивается последовательностью TTAGGG, которая повторяется сотни раз, эффективно завершая конец. Это похоже на то, как пластик на концах шнурков нашей обуви покрывает и защищает шнурки от разволокнения.
По теломерной гипотезе, при делении клеток эта концевая часть ДНК укорачивается с каждым делением подобно горящему фитилю. При достижении ДНК критической длины деление клетки прекращается, и наступает ее старение. В некоторых клетках, например репродуктивных, теломерные часы «не тикают», теломеры не укорачиваются, а клетки, несомненно, могут делиться неопределенно долго - характеристика, свойственная «бесмертию» (immortality). «Бессмертие» клеток не означает, что они не могут умирать. Конечно же, как и ко всем клеткам, к ним нужно относиться бережно, чтобы сохранить их жизнеспособность. Бессмертие предполагает, что эти клетки не смертны, т. е. они не подвержены старению после определенного количества удвоений. “Бессмертные” клетки, при условии, что они основательно подпитаны и укреплены, потенциально могут делиться бесконечно.
Теломераза
Geron сделал открытие, что способность репродуктивных клеток к делению в режиме бессмертия происходит благодаря наличию белка, называемого теломеразой. Этот фермент представляет собой комплекс из двух различных молекул: одна из РНК, другая - из белка. Компонент РНК называется hTR(РНК человеческой теломеразы), а компонент белка - hTRT(обратимая транскриптаза человеческой теломеразы). Теломераза использует компонент РНК, чтобы направлять синтез повторной последовательности (TTAGGG), а слияние построечных блоков ДНК завершается hTRT (рис.). Вследствие этого сочетание hTR и hTRT составляет активную теломеразу и может быть представлено как крошечный механизм, который заводит «часы» стареющей клетки путем увеличения длины “горящего фитиля”.
Теломераза - фермент “бессмертия”
Исследования Geron показали, что теломераза анормально реактивирована при всех основных типах рака и, наоборот, она отсутствует в большинстве нормальных тканей. Явное исключение - репродуктивные клетки, где отмечается высокий уровень теломеразы и теломеры очень длинные. Предполагается, что теломераза в этих клетках функционально активна и обеспечивает полную реализацию генетической информации, которая передается из поколения в поколение. Теломераза присутствует в очень малом количестве также на этапах гемопоэза, в клетках кожи и желудочно-кишечного тракта. Однако и эти клетки стареют и постепенно теряют теломерную ДНК, что предполагает отсутствие у них достаточной активности теломеразы, чтобы быть «бессмертными». В 1994 г, Geron объявил о клонировании РНК - компонента теломеразы, на который он получил патент США. 14 августа 1997 г. компания объявила о клонировании белкового компонента в сотрудничестве с нобелевским лауреатом доктором Т. Cech из университета Колорадо. Заявки на патент для различных методов и составных, связанных с компонентом белка, ожидают решения повсюду в мире. 1 сентября 1997 г. компания в сотрудничестве с Юго-Западным медицинским центром университета Техаса в Далласе объявила, что комбинации компонента РНК и белка ведут к появлению функционально активного фермента. Это позволяет предположить, что компания владеет критическими компонентами для вмешательства в старение клетки и ее долгожительство.
ПРОГРАММЫ
Терапия рака (ингибирование теломеразы)
В то время как нормальные клетки в нашем организме делятся только определенное количество раз(смертность клетки), раковые клетки могут делиться беспредельно (бессмертие клетки). Нормальные клетки потенциально могут стать раковыми. Это возможно, если серия случайных мутаций повышает реактивную способность различных онкогенов и инактивирует подавленные гены опухоли. С каждой мутацией предраковые клетки все более отличаются от нормальных, становятся неконтролируемыми и могут начать порождать опухолевую массу. Однако большинство клеток, вероятно, преодолевает такие изменения, уничтожается, поскольку теломерное укорачивание ведет либо к старению клетки, либо к хромосомной нестабильности и смерти клеток. Исследователи компании Geron и сотрудничающие с ними указывают, что для достижения большинством раковых опухолей угрожающих для жизни размеров или распространения метастазов по всему телу необходимо, чтобы некоторые раковые клетки стали «бессмертными», что происходит посредством активации теломеразы.
Теломераза дает возможность раковым клеткам укрепить длину теломера, обеспечивая их таким образом безграничной репликативной возможностью, или «бессмертием». Поскольку сама теломераза не способна трансформировать нормальную клетку в раковую, полагают, что она необходима для неограниченного роста раковых клеток.
Ученые компании Geron намерены обнаружить и разработать ингибитор этой маленькой молекулярной теломеразы, блокада которой позволит теломерам раковой клетки вновь обрести способность к укорачиванию и в конечном счете приводить раковую клетку к смерти. Уникальность стратегии Geron состоит в признании универсальности и специфичности теломеразы как объекта исследования в области онкологии, т.е. теломераза - необыкновенно привлекательная цель для исследования лекарств, так как никогда не может быть открыта молекула, необходимая для продолжения роста опухолевых клеток без ограничения, которая присутствовала бы почти во всех видах раковых клеток и устранение которой фармакологическими средствами не вызвало бы никаких серьезных побочных эффектов.
Что касается универсальности, то исследование Geron и привлеченных сотрудников показало, что теломераза присутствует в клетках более чем 20 различных видов рака, в частности самых распространенных - рак простаты, молочной железы, легких, толстой кишки, мочевого пузыря, матки и яичников, лимфом, лейкемия, меланома, рак поджелудочной железы. Так как теломераза присутствует в клетках всех названных видов рака и неактивна биологически в большинстве нормальных клеток, она является первым универсальным маркером для рака. Что касается специфичности, то теломераза не присутствует в большинстве нормальных клеток и тканей на уровне, подходящем для репликативного «бессмертия», исключая репродуктивные клетки.
Терапия.
Исследования Geron показали, что ингибитор теломеразы может блокировать раковые клетки посредством укрепления теломерной длины. Как результат теломеры в раковых клетках укорачиваются по мере того, как клетки продолжают делиться, и это происходит до тех пор, пока они не становятся критически короткими; на этой точке раковая клетка умирает. Ученые компании Geron блокировали человеческую теломеразу у линий опухолевых клеток in vitro, применяя вещество, не взаимодействующее с компонентом РНК теломеразы человека. В этом эксперименте блокада теломеразы привела к теломерному укорачиванию и смерти раковой клетки. Основываясь на этих результатах, Geron настойчиво добивается идентификации ингибиторов теломеразы как потенциальных препаратов для доклинического совершенствования. Компания верит, что подход к малой молекуле произведет кандидата с более выгодным коммерческим профилем - оральной биодоступностью, стабильностью вещества и низкой стоимостью производства. Сотрудники компании Geron применяют патентованную технологию отбора для идентификации малых молекул веществ, избирательно подавляющих теломеразу. При тестировании на доклиническом этапе применяются традиционная медицинская и комбинаторная химия, а также разработанные модели опухолевого роста на животных.
ПАТЕНТОВАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОТБОРА ВЕДЕТ К ПОЯВЛЕНИЮ НОВЫХ ИНГИБИТОРОВ
Чтобы продвинуть эту программу, Geron разработал собственную технологию отбора, собрав структурно разнообразную «библиотеку» из более чем 100 000 малых молекул, и установил медицинскую и комбинаторную химическую способность. Применяя собственные стандарты, Geron разработал хорошо автоматизированный высокопропускной отбор для идентификации ингибиторов теломеразы. Компания пользуется этой возможностью, чтобы тщательно отобрать различные составные малых молекул, которые либо были получены, либо созданы посредством химических комбинаторных возможностей. В результате усилий отбора Geron и его сотрудники идентифицировали несколько классов веществ, обладающих ингибирующими теломеразу свойствами, и установили наличие связи между структурой и активностью, ведущей к модификации веществ. Важно, что United States Patent и Trademark Office недавно выдали компании патенты на два отобранных ингибитора теломеразы. Geron полагает, что блокада теломеразы заставит пораженные раком клетки возобновить теломерное укорачивание во время их деления; таким образом они потеряют свое «бессмертие». Когда теломеры укоротятся до критической длины, раковые клетки умрут. Вследствие этого можно ожидать, что у ингибитора теломеразы есть сила торможения, так как теломеры раковой клетки получают способность к нормальному укорачиванию. Хотя Geron предвидит, что ингибитор теломеразы мог бы быть эффективным при лечении в определенных случаях, предполагается, что его во многих случаях будут применять в связи с другими терапевтическими модальностями для уменьшения объема массы опухоли. Geron считает, что ингибитор теломеразы будет эффективным лечебным средством для широкого диапазона видов рака, хотя при его применении могут быть определенные ограничения. Так как теломераза представлена в репродуктивных клетках, ингибитор теломеразы подобно всем канцерогенам может оказывать отрицательное воздействие на такие клетки. Теломераза также транзиторно выражена в определенных клетках: гемопоэтических, клетках кожи и желудочно-кишечного тракта. Однако ученые компании Geron и другие показали, что эти ткани также стареют, о чем свидетельствует постепенное укорачивание теломер во время деления клетки. По мнению ученых компании, это результат транзиторного, или низкого уровня экспрессии теломеразы, и маловероятно, что теломераза биологически важна для этих тканей. Соответственно маловероятно, что и ингибиторы теломеразы оказывают на них отрицательное влияние. Таким образом, можно предположить, что ингибитор теломеразы обладает более выраженным побочным эффектом, чем современная терапия рака, что делает мишенью все делящиеся клетки.
Диагностика рака
По мнению компании, теломераза также является универсальным и высокоспецифичным маркером рака, а поэтому обнаружение и определение количества теломеразы могло бы иметь большее значение для диагностики рака, прогнозов, патентного мониторинга и отбора. В то время как диагностику рака применяют к единичному или ограниченному количеству типов рака, диагностика, основанная на теломеразе, может быть адресована широкому ряду типов рака. Компания также считает, что диагностика рака, основанная на теломеразе, должна достичь рынка раньше, чем терапия ингибиторами теломеразы. Пригодность диагностики повысит коммерческое значение ингибитора теломеразы в результате возрастания понимания клиницистами биологического значения теломеразной активности при раке.
Компания разработала ряд собственных методов для определения теломеразы, основанных на активности ее или компонентов. Первое поколение методов - это Протокол повторного теломерного увеличения, (ППТУ), который может быть применен для определения теломеразной активности в малигнизированной ткани. United States Patent и Trademark Office недавно выдали компании Geron патент на испытание ППТУ. Второе поколение методов определяет компонет РНК из теломеразы человека, который впервые был клонирован учеными компании Geron. Это дает последней возможность использовать право собственности на гибридизацию in situ и другие методы определения присутствия теломеразы. United States Patent и Trademark Office выдали компании Geron патент на РНК-компонент человеческой теломеразы и патент эксклюзивного лицензирования на методы, связанные с прогнозированием и определением специфических типов рака, основанных на теломеразной активности.
Geron наблюдает за доклиническими исследованиями, чтобы определить размеры диагностического и прогностического потенциала его технологии определения теломеразы. Данные начального изучения указывают, что уровни теломеразы коррелируют с клиническим исходом рака молочной железы, простаты, желудка, лейкемии и нейробластомы. Компания намеревается продолжить развитие технологии выделения теломеразы как нового средства диагностики и прогностики для целого ряда других видов рака. Определение теломеразы может быть полезным для выявления опухоли, поскольку она присутствует в раковых клетках в крови, моче, оральных смывах и РАР-мазках.
Геномика старения
Наши тела состоят из миллиардов клеток, многие из которых делятся в течение всей нашей жизни. За исключением наших репродуктивных клеток, большинство клеток тела имеют часы старения, роль которых выполняет теломер, ограничивая количество их делений. Geron продемонстрировал, что как только теломеры достигают предела укорочения, деление клеток останавливается, и клетка обретает состояние, известное как «старение клетки». Несмотря на то, что в стареющих клетках останавливается деление, они остаются метаболически активными и, что важно, демонстрируют паттерны генной экспрессии, что ведет к дисбалансу белков и других генных продуктов, которые, как полагает Geron, оказывают прямой и разрушительный эффект на окружающие ткани. По мнению Geron, эта дисфункция на уровне клетки, возникающая в целом ряде тканей, а во всем теле является причиной связанных с возрастом болезни или вносит свой вклад в их развитие.
Так как активность теломеразы коррелирует с клеточным «бессмертием», компания считает, что последнее клонирование белка гена теломеразы может облегчить развитие «бессмертия» человеческих клеток. Geron клонировал и получил патент США на РНК-компонент человеческой теломеразы. 12 января 1997 г. компания объявила, что недавно клонированный hTRT-генный продукт, когда комбинируется с РНК-компонентом, сообщает активность теломеразе. Это может позволить «обессмертить» клетки без влияния на злокачественные характеристики. Такая технология имела бы широкое применение в медицине и в области разработки лекарств широкого диапазона действия - от омоложения человеческих клеток до лечения возрастных расстройств у человека, а также в биотехнологической промышленности, которая в настоящий момент ограничена смертностью нормальных человеческих клеток. Полное клонирование фермента теломеразы и ее регуляторов может также обеспечить компанию последующим поколением ингибиторов теломеразы, новых реагентов для обнаружения теломеразы и других маркеров, полезных при диагностике рака.
Geron ищет пути развития терапии на основе модулирования биологических процессов, регулирующих старение клеток. Компания применяет геномную технику, чтобы воздействовать на деструктивные генетические изменения, которые происходят в стареющих клетках.
Цель программы - лечение возрастных заболеваний и состояний лекарствами с малой молекулой, которые модулируют деструктивные паттерны генной экспрессии, появляющейся в клетках как только они исчерпывают свои репликативные возможности. Подход компании Geron к геномике уникален в том, что он фокусируется на различиях в генной экспрессии между репликативно молодыми и стареющими клетками. Geron полагает, что существует значительное преимущество в определении различий в генном выражении между молодыми и стареющими клетками, а значит и используемыми стареющими клетками в лекарственном отборе.
Программа геномики старения направлена на широкий диапазон зависимых от возраста заболеваний, но, в первую очередь, на старение кожи, атеросклероз и дегенерацию желтого пятна сетчатки глаза.
После заявления американских ученых об этих экспериментах в средствах массовой информации стала широко обсуждаться возможность получения «лекарства от старения» и даже «эликсира бессмертия». Однако многие российские ученые отнеслись к этому весьма скептически.
Первым, кого попросили прокомментировать эту научную сенсацию, был известный специалист в области медицинской генетики, вице-президент Российской академии медицинских наук акад. РАМН Н. П. Бочков, который заявил категорично:
- Не вижу необходимости сейчас обсуждать эту тему - практически еще ничего не сделано для разработки лекарства от старости. И вашей газете, пользующейся авторитетом среди специалистов, не советовал бы создавать неоправданную шумиху вокруг данного открытия американских ученых.
Однако руководитель лаборатории МГУ, в которой исследуются в том числе и возможности теломеразы, акад. РАН А. А. Богданов придерживается несколько иного мнения:
- Исследования теломеразы как соединения, способного продлить жизнь клетки, несомненно, перспективны. Научившись продлевать сроки жизни клетки, мы может проследить, скажем, отдаленные результаты действия на нее тех или иных лекарств, особенно новых соединений. Уже сейчас можно говорить о восстановлении с помощью теломеразы преждевременно погибших клеток некоторых тканей, например сетчатки глаза, кровеносных сосудов и др. Не исключено, что на основе теломеразы в перспективе удастся получить и лекарство против преждевременного старения.
Осторожнее по этому поводу высказался директор Института физико-химической биологии акад. РАН В. П. Скулачев:
- О подлинном бессмертии говорить пока еще рано. Клетки все равно будут умирать - по другим причинам, не связанным с количеством делений. К тому же не следует забывать, что при любом вмешательстве в механизмы наследственности клеток всегда имеется весьма серьезный риск.
Сомнение в скором получении «лекарства от старости» и «эликсира бессмертия» высказал и заместитель директора по научной работе Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта чл. -кор. РАН С. Н. Кочетков:
- Несомненно, в теоретическом плане работы американских исследователей представляют большой интерес. Однако до практического воплощения результатов этих экспериментальных работ пройдет, убежден, немало времени. Как только появятся первые практические результаты исследований зарубежных или отечественных ученых по продлению жизни клетки, мы сразу же позвоним вам в редакцию.
Такого звонка в редакцию придется, очевидно, ждать немало времени, особенно, если учесть высказывание директора НИИ биомедицинской химии акад. РАМН А. И. Арчакова:
- Наше отставание в области структурной молекулярной биологии стало практически необратимым. Отечественная наука споткнулась на дороговизне этих исследований. Раньше фундаментальные исследования финансировались из бюджета, теперь же - за счет грантов. Но на них далеко не уедешь.
Взвешенную позицию по поводу практических результатов экспериментальных исследований американских ученых высказал и директор НИИ фармакологии акад. РАМН С. Б. Середенин:
- Для меня лично это открытие не является сенсационным. Дело в том, что на сегодняшний день в распоряжении фармакологов имеется немало соединений, которые могут как ускорять деление клеток, так и тормозить их рост. Но все эти соединения весьма эффективны, когда действуют на изолированную клетку вне организма. При введении же их в организм они не столь эффективны. Не следует забывать, что целостный организм, особенно человека, - это не механическая сумма клеток, а сложнейшая саморегулирующаяся система, жизнь которой намного сложнее, чем жизнь одной отдельно взятой клетки. Так что говорить о создании в скором времени «лекарства от старости» и «эликсира бессмертия», на мой взгляд, пока преждевременно.
... Мне импонирует точка зрения академика Середенина. К тому же не следует забывать, что, если вдруг и будет найден «эликсир бессмертия», то это может послужить началом... конца жизни человечества на Земле, ибо с прекращением эволюции прекратится и существование всего живого. Ведь жизнь - это вечное и бесконечное приспособление организма к постоянно изменяющимся условиям окружающего нас мира.
Наука не стоит на месте и мы все чаще слышим о клонах, которые уже есть и будут всегда. Но опыты на клетках и клонировании большую часть проводились на мышках и других животных, но никто вам никогда не скажет правды, что проводились опыты на людях еще в далеком 1945 году. Наши ученые приблизились к клонированию уже в 1961г. И это не сказки. Эти доказательства сказаны многими выдающимися учеными бывшего СССР, но те кто соглашался на такие опыты ради науки ,тогда это были добровольцы. Сейчас в наше время таких добровольцев мало найдешь. Кризис в стране толкает людей на крайности, чаще стали предлагать услуги суррогатной матери, предлагают свои органы, спрашивается ради чего? Ради того, чтобы выжить в период кризиса и прокормить свою семью, а порой от отчаянья и безысходности. Но мало кто задумывался почему так много стало исчезать детей и взрослых, причем эта категория не каких-то бомжей, а вполне здоровых людей…………… Да правильно Вы подумали! Сейчас пошла мода на инъекции стволовых клеток, откуда берут эти клетки? Уже знаете, зачем повторяться и намекать.
То, что существует эликсир молодости ЭТО ДАКАЗАНО!
И потом: вам хотелось бы когда-нибудь произнести горькую фразу (а я слышала ее от некоторых долгожителей): «Я устал(а) от жизни»... Лично мне - нет! Была бы жизнь лучше и чище, другое дело. Но свое будущее мы можем сами сотворить, загляните в свою душу, разве вас не возмущает несправедливость, экология, пустые глаза прохожих, алчность чиновников, грязь городов, да разве только это. Начните с себя, обратите свои глаза и сердце к Матери-Земле, сколько ей, многострадальной приходиться терпеть, сколько ран на её теле. Пробудите память наших предков в себе, станьте любимыми детьми Родной Земли и творите справедливость на ней.
Обсуждения Эликсир бессмертных