Ученые изучают восстановление ДНК как способ замедлить старение
Ученые изучают природные механизмы восстановления ДНК у долгоживущих животных и людей старше 100 лет. Эти механизмы могут стать основой терапии, замедляющей возрастные изменения, однако ее эффективность для человека пока не доказана.
Источник: Gibson Kochanek; Getty
МОСКВА, 6 августа. /Новости науки/. Исследователи выявили несколько механизмов, способных усилить восстановление поврежденной ДНК. Об этом говорится в обзорном материале журнала Nature.
Повреждения ДНК считаются одним из основных факторов старения. Они вызывают хроническое воспаление, нарушают обмен веществ, способствуют накоплению стареющих клеток и повышают риск сердечно-сосудистых, онкологических и нейродегенеративных заболеваний. Поэтому усиление естественного «ремонта» генома может не только увеличить продолжительность жизни, но и продлить ее здоровый период.
«Если удастся уменьшить повреждение ДНК, это, вероятно, окажет значительное влияние на процесс старения. У нас есть приемы, которые можно использовать. Но все не так просто», — рассказал директор Центра целостности генома и старения Пол Роббинс.
Каждая клетка человеческого организма может получать до 100 тыс. повреждений ДНК в сутки. Большинство из них устраняют шесть основных систем восстановления генома. Одни заменяют отдельные поврежденные элементы молекулы, другие удаляют целые участки или соединяют разорванные концы двойной спирали. Некоторые способы работают точно, тогда как другие могут вносить мутации.
Подсказки для создания новых методов терапии ученые ищут у долгоживущих животных. Например, гренландские киты живут более 200 лет и крайне редко болеют раком, хотя их организм содержит примерно в тысячу раз больше клеток, чем человеческий. Исследования показали, что клетки этих животных особенно точно восстанавливают двухцепочечные разрывы ДНК.
Одну из ключевых ролей в этом процессе может играть белок CIRBP, помогающий клеткам переживать холодовой стресс. Белок гренландского кита при введении в человеческие клетки усилил сразу два механизма восстановления двухцепочечных разрывов.
Связь между долголетием и качеством восстановления ДНК обнаружили и при изучении 18 видов грызунов. Чем дольше жил тот или иной вид, тем точнее его клетки исправляли разрывы генома. Значительную часть этого эффекта ученые связали с белком SIRT6, участвующим в регуляции обмена веществ, старения и стабильности ДНК.
Некоторые люди старше 100 лет также могут обладать особенно эффективным вариантом гена SIRT6. Сейчас исследователи изучают фукоиданы — содержащиеся в бурых водорослях вещества, которые активируют соответствующий белок. В экспериментах добавление фукоиданов в рацион мышей улучшало восстановление ДНК, уменьшало количество стареющих клеток и увеличивало продолжительность здоровой жизни животных.
Клиническое исследование фукоиданов уже проводится в Сингапуре с участием мужчин в возрасте от 50 до 80 лет. Ученые оценивают клеточные признаки старения и состояние здоровья добровольцев. Однако данных, подтверждающих способность этих веществ замедлять старение или продлевать жизнь человека, пока нет.
Другим перспективным объектом стал белковый комплекс DREAM, регулирующий активность множества генов восстановления ДНК. Его подавление в человеческих клетках усилило работу таких генов, а у мышей с синдромом преждевременного старения уменьшило количество повреждений генома. Исследователи называют DREAM возможным главным регулятором клеточного ремонта, позволяющим одновременно воздействовать на несколько систем.
При этом чрезмерное усиление отдельных механизмов восстановления ДНК может нарушить равновесие внутри клетки и даже увеличить риск опасных мутаций. Ученым еще предстоит определить, какие именно системы следует активировать, в каких тканях и насколько долго. Поэтому восстановление ДНК пока рассматривается не как готовый способ продления жизни, а как перспективное направление исследований старения.
Повреждения ДНК считаются одним из основных факторов старения. Они вызывают хроническое воспаление, нарушают обмен веществ, способствуют накоплению стареющих клеток и повышают риск сердечно-сосудистых, онкологических и нейродегенеративных заболеваний. Поэтому усиление естественного «ремонта» генома может не только увеличить продолжительность жизни, но и продлить ее здоровый период.
«Если удастся уменьшить повреждение ДНК, это, вероятно, окажет значительное влияние на процесс старения. У нас есть приемы, которые можно использовать. Но все не так просто», — рассказал директор Центра целостности генома и старения Пол Роббинс.
Каждая клетка человеческого организма может получать до 100 тыс. повреждений ДНК в сутки. Большинство из них устраняют шесть основных систем восстановления генома. Одни заменяют отдельные поврежденные элементы молекулы, другие удаляют целые участки или соединяют разорванные концы двойной спирали. Некоторые способы работают точно, тогда как другие могут вносить мутации.
Подсказки для создания новых методов терапии ученые ищут у долгоживущих животных. Например, гренландские киты живут более 200 лет и крайне редко болеют раком, хотя их организм содержит примерно в тысячу раз больше клеток, чем человеческий. Исследования показали, что клетки этих животных особенно точно восстанавливают двухцепочечные разрывы ДНК.
Одну из ключевых ролей в этом процессе может играть белок CIRBP, помогающий клеткам переживать холодовой стресс. Белок гренландского кита при введении в человеческие клетки усилил сразу два механизма восстановления двухцепочечных разрывов.
Связь между долголетием и качеством восстановления ДНК обнаружили и при изучении 18 видов грызунов. Чем дольше жил тот или иной вид, тем точнее его клетки исправляли разрывы генома. Значительную часть этого эффекта ученые связали с белком SIRT6, участвующим в регуляции обмена веществ, старения и стабильности ДНК.
Некоторые люди старше 100 лет также могут обладать особенно эффективным вариантом гена SIRT6. Сейчас исследователи изучают фукоиданы — содержащиеся в бурых водорослях вещества, которые активируют соответствующий белок. В экспериментах добавление фукоиданов в рацион мышей улучшало восстановление ДНК, уменьшало количество стареющих клеток и увеличивало продолжительность здоровой жизни животных.
Клиническое исследование фукоиданов уже проводится в Сингапуре с участием мужчин в возрасте от 50 до 80 лет. Ученые оценивают клеточные признаки старения и состояние здоровья добровольцев. Однако данных, подтверждающих способность этих веществ замедлять старение или продлевать жизнь человека, пока нет.
Другим перспективным объектом стал белковый комплекс DREAM, регулирующий активность множества генов восстановления ДНК. Его подавление в человеческих клетках усилило работу таких генов, а у мышей с синдромом преждевременного старения уменьшило количество повреждений генома. Исследователи называют DREAM возможным главным регулятором клеточного ремонта, позволяющим одновременно воздействовать на несколько систем.
При этом чрезмерное усиление отдельных механизмов восстановления ДНК может нарушить равновесие внутри клетки и даже увеличить риск опасных мутаций. Ученым еще предстоит определить, какие именно системы следует активировать, в каких тканях и насколько долго. Поэтому восстановление ДНК пока рассматривается не как готовый способ продления жизни, а как перспективное направление исследований старения.
