Ein Wissenschaftler von MIPT und dem biologischen Unternehmen Gero hat eine Strategie entwickelt, die es ermöglicht, mithilfe der Methoden der Physik und "Big Data" aus der Welt der Biologie Medikamente zu entwickeln, die das Altern verlangsamen oder stoppen. Seine Ideen wurden in der Zeitschrift Frontiers in Genetics veröffentlicht.
„Zu den vielversprechendsten Zielen für die ersten Medikamente zählen Moleküle, die im Blutplasma zirkulieren, da ihre Schlüsselrolle im Alterungsprozess durch die Ergebnisse von Experimenten zur Transfusion von jungem Plasma gestützt wird“, sagt Petr Fedichev, Leiter des Labors am MIPT und wissenschaftlicher Direktor von Gero, dessen Worte Pressedienst der Universität.
In den letzten Jahren hat sich unter Wissenschaftlern eine Debatte über den Alterungs- und Todesprozess von Menschen und Tieren wiederbelebt. Einige Biologen und Evolutionisten glauben, dass dieser Prozess nicht zufällig ist und dass er durch eine Art "Todesprogramm" gesteuert wird - eine bestimmte Reihe von Genen, die den Körper altersschwach werden lassen und sterben lassen und einer neuen Generation ihrer eigenen Art Platz machen.
Andere Wissenschaftler glauben, dass Altern ein völlig zufälliger Prozess der Anhäufung von Mutationen und versehentlichen Zusammenbrüchen in Zellen ist. Dies führt zur Akkumulation sogenannter "gealterter" Zellen im Körper, die aufgrund des Auftretens von Mutationen in ihrer DNA oder des Erreichens der Teilungsgrenzen nicht mehr am Leben des Körpers teilnehmen. Die Entfernung solcher Zellen aus dem Körper von Würmern verlängerte, wie Experimente gezeigt haben, ihre Lebensdauer erheblich und verbesserte ihre Vitalfunktionen.
Die Existenz von nackten Maulwurfsratten und anderen "unsterblichen" Tieren, so Fedichev, lässt sein Team davon ausgehen, dass es noch ein Alterungsprogramm geben sollte. Dementsprechend glauben Wissenschaftler, dass es durch den Einsatz bestimmter Medikamente oder durch die Veränderung der Funktionsweise der damit verbundenen Gene "gehackt" werden kann.
Wie finde ich dieses Programm? Fedichev und seine Kollegen haben eine Strategie entwickelt, mit der Sie ihre "Spuren" in den Daten finden können, die derzeit von den größten Genomdatenbanken und Überwachungsprojekten gesammelt werden. Dabei wird das Konzept der kritischen Dynamik verwendet, um Prozesse in der Physik komplexer Systeme zu beschreiben.
Wissenschaftler verstehen dieses Wort als eine Reihe mathematischer Werkzeuge und Ideen, die es ermöglichen, das Verhalten einer großen Anzahl komplexer Objekte zu berechnen, deren Wechselwirkungen das Verhalten des gesamten Systems fast unvorhersehbar beeinflussen.
Diese Ideen können, wie Fedichev bemerkt, nicht nur verwendet werden, um zu untersuchen, wie verschiedene chaotische Prozesse in unbelebter Natur "funktionieren", sondern auch um nach Zusammenhängen in komplexen biologischen Systemen zu suchen, beispielsweise zwischen der Lebensspanne eines Menschen, Mutationen in seiner DNA, Krankheiten und das Vorhandensein verschiedener Proteinmoleküle in seinem Blut und seinen Zellen.
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Mithilfe dieser Prinzipien haben MIPT-Wissenschaftler kürzlich ein künstliches Intelligenzsystem entwickelt, mit dem das biologische Alter und die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Todes einer Person mithilfe von Daten eines Fitness-Trackers berechnet werden können.
Darüber hinaus ist es ihnen bereits gelungen, die Lebensdauer von Nematodenwürmern mit Medikamenten, die die Auswirkungen der Gentherapie nachahmen, um 20 bis 35% zu verlängern und eine Reihe von RNA-Molekülen zu erstellen, die diesen Indikator um 30% erhöhen.
Die Analyse der Arbeit dieser Gene und Moleküle unter Verwendung der Methoden der Physik komplexer Systeme ergab, wie der Wissenschaftler feststellte, dass sie die Arbeit des Körpers in ungefähr eine Richtung verändern. Dies lässt uns hoffen, dass es noch ein einziges „Alterungsprogramm“gibt und dass es in Zukunft „gehackt“werden kann.
