Wie die Wissenschaft vorschlägt, den Tod zu verschieben.
Wenn Altern als Krankheit erkannt wird, welche Gene damit verbunden sind, gibt es eine Grenze für die Langlebigkeit und wie gefährlich Biohacking ist - in einem Interview mit einem der Gewinner des Wettbewerbs „Entdeckung des Jahres“, Alexander Tyshkovsky.
Im Dezember veranstalteten Indicator. Ru und das Projekt „I am in Science“einen Wettbewerb um die beste Forschung russischer Wissenschaftler für das Jahr „Discovery of the Year“. Nach den Ergebnissen der Expertenabstimmung war einer der Gewinner der Jugendnominierung des Wettbewerbs ein leitender Forscher am Labor für Systembiologie des Alterns, Forschungsinstitut für Physikalische Chemie, Staatliche Universität Moskau. MV Lomonosov und Harvard Medical School Alexander Tyshkovsky mit einem Artikel über die molekularen Mechanismen der Lebensverlängerung im Zellstoffwechsel. Wir haben mit ihm über die Essenz der Entdeckung gesprochen, die er mit seinen Kollegen gemacht hat - aber nicht nur.
Alexander, erzähl uns von deiner Forschung. Soweit ich weiß, haben Sie die bekannten Methoden zur Verlängerung des Lebens angewendet und genau untersucht, wie sie sich auf molekularer Ebene auf den Körper von Mäusen auswirken. Was hast du gefunden?
- Unsere Hauptaufgabe war es zu verstehen, ob die Methoden der Lebensverlängerung einige gemeinsame Mechanismen haben. Bisher sind bereits mehr als 20 verschiedene Möglichkeiten zur Erhöhung der Lebenserwartung bei Tieren bekannt - dies sind verschiedene Diäten (z. B. kalorienarm) und Medikamente (z. B. Rapamycin) sowie einige genetische Einflüsse. Unter den letzteren ist eine der bekanntesten eine Mutation, die zu einem Wachstumshormonmangel führt. Als Ergebnis werden Zwergmäuse erhalten, aber dies reicht bereits aus, um eineinhalb Mal länger zu leben als gewöhnliche. In unserer Arbeit haben wir nach molekularen Mechanismen gesucht, die all diesen Methoden gemeinsam sind. Dazu haben wir die Mäuse verschiedenen Einflüssen ausgesetzt und nach einigen Monaten ihre Genaktivität gemessen. Wir waren daran interessiert, wie sich die Arbeit von Genen unter dem Einfluss dieser oder jener Methode zur Verlängerung des Lebens verändert hat. Es stellte sich herausDie Aktivität von etwa 300 Genen ändert sich tatsächlich auf ähnliche Weise, unabhängig von der Art der Exposition. Darüber hinaus ist bekannt, dass verschiedene Methoden das Leben in unterschiedlichem Maße verlängern: Ernährung zum Beispiel um etwa 30%, Wachstumshormonmangel - um 50%, Medikamente - nur um 10–20%. Wir fanden heraus, dass die Aktivität einiger Gene mit dem Ausmaß zusammenhängt, in dem eine bestimmte Exposition die Lebensdauer eines Tieres verlängert. Das heißt, je aktiver das Gen ist, desto länger lebt die durchschnittliche Maus und umgekehrt. Es stellt sich heraus, dass die gefundenen Biomarker es ermöglichen, nicht nur abzuschätzen, ob der Effekt im Prinzip wirksam ist, sondern auch eine Schlussfolgerung darüber zu ziehen, um wie viel er die Lebenserwartung erhöht. Wachstumshormonmangel - um 50%, Medikamente - nur um 10–20%. Wir fanden heraus, dass die Aktivität einiger Gene mit dem Ausmaß zusammenhängt, in dem eine bestimmte Exposition die Lebensdauer eines Tieres verlängert. Das heißt, je aktiver das Gen ist, desto länger lebt die durchschnittliche Maus und umgekehrt. Es stellt sich heraus, dass die gefundenen Biomarker es ermöglichen, nicht nur zu beurteilen, ob der Effekt im Prinzip wirksam ist, sondern auch eine Schlussfolgerung darüber zu ziehen, um wie viel er die Lebensdauer verlängert. Wachstumshormonmangel - um 50%, Medikamente - nur um 10–20%. Wir fanden heraus, dass die Aktivität einiger Gene mit dem Ausmaß zusammenhängt, in dem eine bestimmte Exposition die Lebensdauer eines Tieres verlängert. Das heißt, je aktiver das Gen ist, desto länger lebt die durchschnittliche Maus und umgekehrt. Es stellt sich heraus, dass die gefundenen Biomarker es ermöglichen, nicht nur zu beurteilen, ob der Effekt im Prinzip wirksam ist, sondern auch eine Schlussfolgerung darüber zu ziehen, um wie viel er die Lebensdauer verlängert.sondern auch eine Schlussfolgerung darüber zu ziehen, um wie viel es die Lebenserwartung erhöhen wird.sondern auch eine Schlussfolgerung darüber zu ziehen, um wie viel es die Lebenserwartung erhöhen wird.
Was genau sind diese Gene?
- Es gibt mehrere hundert solcher Gene, aber viele von ihnen sind an denselben zellulären Prozessen beteiligt. Zum Beispiel sind viele Gene, die ihre Aktivität verringert haben, an der Immunantwort beteiligt. Intuitiv wird die Immunantwort als nützlicher Mechanismus wahrgenommen, aber tatsächlich nimmt mit zunehmendem Alter die Aktivität einiger Elemente des Immunsystems zu, und chronische Entzündungen werden zu einem der Faktoren bei der Entwicklung altersbedingter Krankheiten. Dafür gibt es in der Wissenschaft sogar einen separaten Begriff Entzündung, der von den Wörtern "Entzündung" (Entzündung) und "Altern" (Altern) getrennt ist. Daher ist es nicht überraschend, dass lebensverlängernde Behandlungen die mit diesem Prozess verbundenen Gene ausschalten. Andererseits beobachteten wir eine Zunahme der Aktivität von Genen, die an der oxidativen Phosphorylierung und dem Glucosestoffwechsel beteiligt sind, dh die Aufnahme von Energie durch die Zelle. Es wurde zuvor gezeigtdass mit zunehmendem Alter die Intensität des Energiestoffwechsels bei einer Vielzahl von Tieren, einschließlich Menschen, abnimmt. Lebensverlängernde Behandlungen verlangsamen diesen Prozess.
Wie helfen Ihre Ergebnisse, neue Mittel zur Verlängerung des Lebens zu finden?
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- Die Vereinfachung der Suche nach neuen Wegen zur Verlängerung des Lebens ist das Hauptziel unserer Arbeit. Um die Auswirkung dieser oder jener Auswirkung auf die Lebensdauer von Mäusen zu beweisen, ist es heute notwendig, auf den Tod von Tieren zu warten, die diese Auswirkung erhalten, und zu sehen, wie lange sie im Vergleich zu gewöhnlichen Mäusen leben. Und sie leben bis zu vier Jahre. Das heißt, um die Wirksamkeit eines Arzneimittels zu testen, müssen Sie all die Jahre eine große Gruppe von Mäusen damit füttern. Dies kostet viel Zeit und finanzielle Ressourcen, da einige Medikamente ziemlich teuer sind. Unsere Ergebnisse ermöglichen es uns, die Auswirkung der Exposition in nur zwei bis drei Monaten vorherzusagen, sobald sie die Aktivität von Biomarker-Genen im Körper beeinflusst. Wir können es messen und beurteilen, ob sich die Lebenserwartung erhöht. Dieser Ansatz ermöglicht es, die Suche nach neuen Einflüssen erheblich zu beschleunigen und die Kosten zu senken. Wir testen derzeit etwa zehn unserer vorhergesagten Medikamente auf ihre Lebensdauer bei älteren Mäusen. Ich kann noch keine Schlussfolgerungen ziehen, da das Experiment noch nicht abgeschlossen ist, aber bereits zu diesem Zeitpunkt sehen wir bemerkenswerte Ergebnisse.
Warum interessieren Sie sich überhaupt für das Thema Lebensverlängerung?
- Ehrlich gesagt habe ich nie darüber nachgedacht, wie es passiert ist. Ich denke, hier gibt es zwei Faktoren. Erstens interessiere ich mich sehr für Bioinformatik und allgemein für die Anwendung mathematischer Methoden in der Biologie. Altern ist ein Prozess, an dem alle Körpersysteme beteiligt sind. Es gibt keinen Schalter, der ihn auslösen würde. Bei der Untersuchung der Alterungsmechanismen ist es am optimalsten, einen Systemansatz und damit die Bioinformatik zu verwenden. Zweitens ist das Altern meiner Meinung nach heute eines der Hauptprobleme der Menschheit. Von den zehn Todesfällen auf der Erde wird jeder siebte genau durch altersbedingte Krankheiten verursacht: Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Krebs, Typ-2-Diabetes, Demenz usw. Dies ist also das Gesundheitsproblem Nummer eins, und indem wir das Altern erforschen, arbeiten wir im Wesentlichen daran, Leben zu retten.
Gibt es in Ihrem Bereich jetzt eine etablierte Meinung darüber, was die Lebenserwartung einer Person einschränkt? Es wird angenommen, dass die Grenze bereits erreicht wurde
- Auf diese Frage gibt es noch keine genaue Antwort. Der offizielle Rekord liegt jetzt bei 122 Jahren, und es gibt Hundertjährige, die seit mehr als 115 Jahren leben. Anscheinend ist ungefähr 120 Jahre die aktuelle Grenze, die eine Person angesichts des aktuellen Gesundheitssystems, eines gesunden Lebensstils usw. erreichen kann. Wahrscheinlich können wir mit Medikamenten und genetischen Manipulationen, die das Leben von Tieren verlängern, die durchschnittliche Lebenserwartung beim Menschen erhöhen. Ob wir auf diese Weise das Maximum erhöhen können, ist eine schwierige Frage. Wir haben einige theoretische Studien, die zeigen, dass es mindestens bis zu 150 Jahre alt zu funktionieren scheint. Ob es möglich ist, das Leben weiter zu verlängern, ist eine offene Frage. Natürlich wecken Beispiele von Säugetieren, die mehr als 200 Jahre alt sind, wie Wale, Optimismus. Aber kann ein Mann 200 Jahre leben?ohne sich in einen Wal zu verwandeln und dabei menschlich zu bleiben? Mit anderen Worten, können wir unsere Lebensdauer signifikant verlängern, ohne die Hauptmerkmale der Struktur und Physiologie unseres Körpers zu verändern? Es gibt noch keine Antwort.
Sind die Bemühungen von Forschern auf Ihrem Gebiet auf das Altern als Ganzes gerichtet, auf ein Problem, das die Menschheit irgendwann in der Zukunft lösen wird, oder auf einzelne altersbedingte Krankheiten, für die jetzt eine Behandlung erforderlich ist?
- Beide Ansätze werden angewendet. Einige Gruppen konzentrieren sich auf bestimmte altersbedingte Krankheiten, von denen einige populärer und weniger populär sind. Zusammen mit dem Kampf gegen Krebs rückt beispielsweise die Untersuchung neurodegenerativer Erkrankungen, einschließlich der Alzheimer-Krankheit, in den Vordergrund. Bis heute gibt es beim Menschen kein einziges nachgewiesenes Medikament dagegen. Mit dem richtigen Lebensstil können wir das Risiko der Krankheit leicht verringern, aber wenn sie bereits aufgetreten ist, wird sie nicht funktionieren, um ihre Entwicklung zu stoppen oder sogar zu verlangsamen. Daher werden große Anstrengungen unternommen, um dieses Problem zu lösen.
Der Ansatz unseres Labors ist etwas anders. Anstatt jede Krankheit einzeln zu bekämpfen, können Sie ihre gemeinsamen Auftrittsmechanismen untersuchen und auf sie einwirken. Sowohl neurodegenerative als auch kardiovaskuläre Erkrankungen und sogar Krebs haben gemeinsame Ursachen - die Anhäufung bestimmter Schäden in verschiedenen Körpersystemen. Wir sehen, dass das Risiko, all diese Krankheiten zu entwickeln, mit sehr ähnlicher Dynamik zunimmt. Und meistens verringern wir durch die Verlangsamung der Anhäufung von Schäden auf die eine oder andere Weise das Risiko, die meisten altersbedingten Krankheiten zu entwickeln. Unsere Arbeit zielt darauf ab, eine so komplexe Lösung zu finden - die Ursachen zu beseitigen, nicht die Folgen.
Das heißt, wenn Einflüsse, die denen ähneln, die jetzt das Leben von Labortieren verlängern, irgendwann auf den Menschen angewendet werden, werden sie dann die Entwicklung all dieser Krankheiten verlangsamen oder umkehren?
- Es ist wahrscheinlicher, dass sich die Anhäufung von Schäden verlangsamt und das Auftreten solcher Krankheiten verzögert. Dies ist der Effekt der bislang am meisten untersuchten Effekte.
Und welcher dieser Effekte kommt der Anwendung auf den Menschen am nächsten?
- Arzneimittel, da dies die einfachste Behandlungsmethode ist. Unter ihnen sind einige vielversprechende Antidiabetika wie die Medikamente Acarbose und Metformin. Sie sind vor allem mit wenigen Nebenwirkungen gut. Darüber hinaus gibt es bereits Studien an Patienten mit Typ-2-Diabetes, die zeigten, dass Patienten, die Metformin einnahmen, im Durchschnitt sogar länger lebten als gesunde Menschen ohne Diabetes. Metformin hat auch vorteilhafte Wirkungen bei Tieren. Es verlängert nicht immer ihr Leben, verringert aber zumindest das Risiko, altersbedingte Krankheiten zu entwickeln. Es ist ein vielversprechender Kandidat, und letztes Jahr wurden in den USA die ersten klinischen Studien mit Metformin als Heilmittel gegen das Altern und nicht gegen Diabetes angekündigt. Sie werden ungefähr sechs Jahre dauern und an dreitausend Menschen ab 50 Jahren stattfinden. Eine Vielzahl von physiologischen Indikatoren wird gemessen. Dies ist ein wichtiger Präzedenzfall, da dies zum einen die ersten klinischen Studien mit einem Anti-Aging-Medikament beim Menschen sind. Und zweitens nähern sich solche Tests dem Tag an, an dem die staatlichen Regulierungsbehörden das Altern als Krankheit anerkennen. Bis dahin kann kein Pharmaunternehmen ein Anti-Aging-Medikament für gesunde Menschen herausbringen.
Welche der vorhandenen Arten von Auswirkungen sind für Menschen vielversprechender?
- Wenn wir über die Haupttrends im Kampf gegen das Altern sprechen, würde ich zwei Hauptansätze herausgreifen. Das erste ist die Verlangsamung des Alterns, über das wir bereits gesprochen haben. Und Drogen geben hier leider die geringste Wirkung, gemessen an den Mäusen. Heutzutage können Medikamente die Lebenserwartung maximal um 20% erhöhen. Selbst eine kalorienarme Diät ergibt bis zu 30%. Der effektivste Weg, das Altern bei Tieren zu verlangsamen, ist die genetische Manipulation. Es ist jedoch klar, dass dies beim Menschen die am wenigsten anwendbare Methode ist, da sich die Genomeditierungstechnologien in einem vorbereitenden Zustand befinden und noch nicht für den Einsatz beim Menschen bereit sind, insbesondere wenn es um die prophylaktische Anwendung geht. Bestehende Anti-Aging-Techniken tragen wahrscheinlich dazu bei, die gesunde Lebenserwartung zu erhöhen.wird aber keinen ernsthaften Sprung in der Lebenserwartung geben.
Der zweite Ansatz besteht nicht darin, die Anhäufung von Schaden zu verlangsamen, sondern sie punktuell zu korrigieren, wenn sie sich bereits angesammelt haben. Dies ist insbesondere die Grundlage für den Ansatz von Aubrey de Gray und seiner Organisation SENS. Eines der beliebtesten Startups in diesem Bereich ist Unity, das Senolytika entwickelt, Medikamente, die darauf abzielen, gealterte Zellen selektiv zu zerstören. Normalerweise zerstören sich Zellen, die versagen, selbst, aber manchmal passiert dies nicht und sie verbleiben im Gewebe, obwohl sie nicht mehr funktionieren. Darüber hinaus setzen diese Zellen Entzündungsfaktoren frei, die eine Immunantwort und eine chronische Entzündung auslösen können. Diese Zellen werden seneszierende oder gealterte Zellen genannt. Und es gibt eine Hypothese, dass es schön wäre, solche Zellen zu entfernen. Dies ist, was Senolytika tun. In Experimenten an Mäusen verlängerten sie die Lebensdauer um etwa 10-15%. Beim Menschen bestehen solche Medikamente nur die ersten Phasen klinischer Studien, und es ist zu früh, um über eine echte Wirkung zu sprechen. Aber wenn es funktioniert, wird es auch eine der Optionen sein.
Insgesamt liegt unser Vorteil meiner Meinung nach in der Tatsache, dass es im Bereich Anti-Aging viele Technologien gibt, und wir brauchen nicht jede von ihnen, um zu funktionieren. Es reicht aus, dass mindestens einige wirksam sind, und dies wird bereits ausreichen, um Ihr Leben ein wenig zu verlängern. In dieser Zeit können neue, effektivere Therapieansätze auftauchen.
Wie stehen Sie zu Biohackern, die einfach nicht warten wollen, bis garantiert ist, dass etwas funktioniert, und sich an nicht ausreichend bewährten Methoden versuchen? Gibt es hier eine Verantwortung von Wissenschaftlern?
- Sie müssen verstehen, dass die meisten wissenschaftlichen Experimente zur Wirksamkeit einer bestimmten Behandlungsmethode an Tieren durchgeführt werden und nicht immer das, was bei Mäusen funktioniert, beim Menschen funktioniert. Wissenschaftler entdecken neue Möglichkeiten und ihre Anwendungen beim Menschen werden nach Abschluss klinischer Studien von Ärzten untersucht. Daher ist es die Verantwortung eines Wissenschaftlers, die Menschen zu warnen, dass dieser oder jener Ansatz bisher nicht an einer Person getestet wurde. Und soweit ich weiß, versuchen die meisten Wissenschaftler dies zu tun. Und dann, ob diese oder jene Methode angewendet werden soll oder nicht, ist eine individuelle Entscheidung jedes Einzelnen, für die jeder für sich selbst verantwortlich ist.
Tatsächlich sind viele der Techniken, die Biohacker anwenden, klassische bekannte Methoden eines gesunden Lebensstils, die sich beim Menschen als wirksam erwiesen haben. Zum Beispiel ist bei mäßiger Bewegung und einer kalorienarmen Ernährung nichts falsch, wenn Sie nicht zu weit gehen: Erschöpfen Sie den Körper nicht mit Hunger, geben Sie Kohlenhydrate nicht vollständig auf und so weiter. In anderen Fällen, in denen die Auswirkung dieses oder jenes Ansatzes auf eine Person nicht nachgewiesen wurde, ist es am wichtigsten, alle Vorteile und Risiken sorgfältig abzuwägen. Beispielsweise hat grüner Tee in Tierversuchen einige geroprotektive Eigenschaften gezeigt. Insbesondere verringerte es das Risiko, neurodegenerative Erkrankungen zu entwickeln, und war mit einer geringen Mortalität beim Menschen verbunden. Er hat keine schwerwiegenden Nebenwirkungen, daher sehe ich bei der Einnahme von grünem Tee nichts Gefährliches: Vielleicht verlängert es Ihr Leben nicht.aber es wird auch keinen offensichtlichen Schaden daraus geben. Und wenn es um riskantere Expositionen mit spürbaren Nebenwirkungen geht, ist dies bereits eine Überlegung wert. Die meisten Medikamente, die die Lebensdauer von Tieren verlängern, werden heute jedoch nur noch auf Rezept verkauft. In einigen Fällen hat der Staat bereits für Sie gedacht.
Was hat Sie dazu veranlasst, die Wissenschaft bekannt zu machen?
- Ich glaube, dass eine der Hauptaufgaben von Wissenschaftlern darin besteht, den Menschen von der Forschung zu erzählen, vor allem von ihrer eigenen. Denn wenn ein Wissenschaftler es nicht tut, wird es jemand anderes tun. Und dann kann die Studie eine Vielzahl unbegründeter Interpretationen, Schlussfolgerungen usw. erhalten. Der Bereich des Alterns in diesem Sinne ist ein hervorragendes Beispiel, denn es gab immer viele Mythen, die den Menschen nicht als Quelle ewiger Jugend angeboten wurden. Daher ist es besonders wichtig, über echte Forschung zu sprechen, darüber, was eine Evidenzbasis hat. Ja, und ich selbst bin immer daran interessiert, vor Menschen aufzutreten. Daher sind populärwissenschaftliche Reden für mich eine großartige Möglichkeit, Geschäftliches mit Vergnügen zu verbinden.
Nehmen Vorträge und Dreharbeiten viel Zeit in Anspruch?
- Immer mehr und mehr. Einerseits ist das großartig, andererseits wird es immer schwieriger, dies mit der Wissenschaft zu verbinden. Bei Vorlesungen in diesem Sinne ist es einfacher, da sie nicht jedes Mal neu geschrieben werden müssen. Es reicht aus, sie durch neue Forschungsergebnisse zu ergänzen, ohne den Hauptinhalt zu ändern. Video ist schwieriger, weil jedes Video neues Material benötigt. Aber jetzt wächst unser Team, neue Leute kommen und ich hoffe, dies wird uns helfen, interessantere Arbeit zu leisten.
Unser Wettbewerb wurde "Entdeckung des Jahres" genannt, und welche der jüngsten Entdeckungen auf Ihrem Gebiet hat Sie am meisten überrascht und schien eine Neuigkeit aus der Welt der Science-Fiction zu sein?
- Ich war erstaunt über eine Studie im letzten Jahr, in der es Wissenschaftlern zum ersten Mal gelang, ein ganzes menschliches Herz aus den eigenen Zellen des Patienten in 3D zu drucken. Es war zwar so groß wie ein Kaninchen, aber anatomisch wiederholte es den Menschen vollständig. Dieses Thema ist weit von unserem Labor entfernt, hat mich aber inspiriert. Die Zellen, die zur "Tinte" für den Drucker wurden, wurden aus menschlichem Fettgewebe erhalten, in induzierte pluripotente Stammzellen und dann in Zellen aus Muskelgewebe und Blutgefäßwänden transformiert. Noch vor 15 Jahren war es unmöglich, sich das Drucken ganzer Organe vorzustellen, und in naher Zukunft könnte dies für die Transplantation von großer Bedeutung sein - es wird eine sehr schnelle Transplantation ermöglichen, nicht auf ein geeignetes Spenderorgan warten und Probleme mit der Immunantwort vermeiden.
Wie können Sie den Forschungsstand in Ihrem Bereich in Russland im Vergleich zu den weltweit führenden Teams bewerten? Wo sind russische Forscher stark und wo bleiben sie zurück?
- Wir haben eine sehr gute Schule für Bioinformatik. Die Fakultät für Bioingenieurwesen und Bioinformatik an der Moskauer Staatsuniversität, an der ich meinen Abschluss gemacht habe, bereitet Spezialisten auf diesem Gebiet vor und wirklich starke. Es scheint mir, dass Russland eines der führenden Länder in diesem Bereich ist. Es gibt Schwierigkeiten in der experimentellen Biologie, und sie sind hauptsächlich mit den hohen Kosten von Tierversuchen verbunden. Im Bereich des Alterns benötigen sie besonders große Ressourcen. Wie wir bereits besprochen haben, muss ein Medikament etwa vier Jahre lang täglich verabreicht werden, um die Lebensdauer von Mäusen zu verlängern. Und Medikamente sind teuer, und die Gruppen von Mäusen sollten ziemlich groß sein: Dutzende von Tieren sowohl in der Kontroll- als auch in der Versuchsgruppe. In den Vereinigten Staaten gibt es ein separates staatliches Programm für solche Experimente, das vom Gesundheitsministerium gesponsert wird.wie es sich kein einziges Labor leisten kann. In Bezug auf Tierversuche verlieren wir also, aber unsere Stärke liegt in Mathematik und Informatik. Daher ist es sehr wichtig, die Ausbildung und Arbeit solcher Fachkräfte weiterhin zu unterstützen. Im Allgemeinen kennt die Wissenschaft heute keine territorialen Grenzen. Im Kampf gegen das Altern setzen wir uns alle für eine gemeinsame Sache ein.
Verfasser: Ekaterina Erokhina
