Сайт использует файлы cookie. Продолжая пользоваться нашим сайтом, вы соглашаетесь на использование нами ваших данных.
Узнать больше
Принять и продолжить
перевод и комментарий редакции

Мистическая история в продлении жизни

Текст: Josh Mitteldorf
Перевод: Настя Егорова
26 июля 2020
Речь пойдёт о двух важных научных публикациях: Катчера и Конбой.

Статью Катчера разобрал недавно (11 мая) в своём блоге учёный и биоинформатик Джош Миттельдорф. Джош и сам по себе персонаж интересный, так что начнём с перевода статьи Age Reduction Breakthrough в его блоге. А ниже будет комментарий редакции.

«
Если вы не склонны к гиперболам, держите себя в руках, не давая преувеличенных оценок в этот век неоновых вывесок, и играете в долгую, вам положен хоть и небольшой, но кредит доверия, когда вы вдруг сделаете эксцентричное заявление. Такая роскошь никому не даётся дважды. И если ваш вой на Луну окажется пустышкой, читатели будут иметь полное моральное право игнорировать все, что вы скажете после.

Так вот.

Я считаю, что с помощью сравнительно мягкого вмешательства был достигнут эффект значительного омоложения млекопитающего, и данный метод показал свою возможность трансляции и на человека. И я собираюсь поставить на это свою репутацию.
Иллюстрация Мэдди Баллард (Maddy Ballard), источник — оригинал статьи Джоша.
В гонке за существенное системное омоложение Гарольд Катчер — тёмная лошадка. У него хорошие академические регалии и солидный опыт в исследованиях. На самом деле, в ранние годы он был частью команды, открывшей ген рака молочной железы, brca1. Я попросил у Гарольда биографический очерк и разместил его в конце этой публикации.

Но у Катчера нет исследовательских грантов, университетских лабораторий или венчурного финансирования, нет команды аспирантов, копающихся в базах данных и проверяющих препараты в подсобке.

Что есть у Катчера, так это правильная теория. Основные прорывные исследования в старении (и практически во всех венчурных стартапах) направлены на борьбу со старением на клеточном уровне. Их парадигма в том, что старение — это накопление молекулярных повреждений, и свою работу они видят в разработке соответствующих механизмов починки.

Но истина, как понимает её Катчер, заключается в том, что в значительной степени старение координируется во всей системе через сигнальные молекулы в крови. Именно наше общее осознание такого видения свела нас с Катчером более десяти лет назад. Катчер кратко описывает свое прозрение 2009 года ниже. Оно и стало отправной точкой его эссе 2013 года (потребовалось несколько лет, чтобы протолкнуть его в печать) о значении экспериментов по парабиозу для будущего науки о старении.

Конечно, Катчер был не единственным, кто получил сообщение о силе сигнальных молекул в крови для репрограммирования тканей всего тела в более молодое состояние. Проблема в том, что в плазме крови присутствуют тысячи компонентов, представленных в крошечных концентрациях, но передающих сообщения, считаваемые клетками. Какие из них ответственны за старение? Небольшое количество лабораторий, включая Conboy (Ирина и Майкл Конбой) в Беркли, Amy Wager в Гарварде и Tony Wyss-Coray в Stanford, ищут ответ в течение последнего десятилетия и даже дольше.

Катчер смог угадать, интуитивно или экспериментально определить ответ на этот вопрос. Получив начальное финансирование от Акшая Сангхави (Akshay Sanghavi), два года назад он создал лабораторию в Мумбае и попытался омолодить старых лабораторных крыс, используя фракцию, извлеченную из крови молодых крыс. Первый раунд экспериментов был обнадеживающим и был опубликован на моём сайте год назад. Катчер получил следующий раунд финансирования от читателя моего блога, и у него было достаточно крыс, чтобы экспериментально титровать дозы и смотреть, можно ли успешно повторно лечить уже пролеченных ранее, но состарившихся со временем крыс.

В этой истории есть дыра, которая ожидает разрешения прав интеллектуальной собственности. Катчер и Сангви не подали заявки на патенты и еще не нашли подходящего партнера для финансирования испытаний на людях. Они не выявили каких-либо деталей лечения, кроме того, что оно проводится в форме четырех внутривенных доз и что оно получено из фракции плазмы крови. Катчер считает, что соответствующие молекулы не будут сложны в изготовлении, поэтому, когда продукт в конечном итоге будет коммерциализирован, он не потребует извлечения из крови живых субъектов, грызунов или человека.

Мы все еще ждем кривых дожития крыс, получивших терапию. Между тем, лучшая из доступных суррогатных метрик возраста приходит к нам от часов метилирования, разработанных Стивом Хорватом в Калифорнийском университете (UCLA), да и другими учеными. Важно отметить, что Катчер нашел в Хорвате союзника, который не просто проверял его омоложенных крыс, но и провел необходимый статистический анализ, чтобы разработать набор из шести часов метилирования непосредственно для крыс. Пять часов оптимизированы для различных тканей, а одни откалиброваны межвидово, так что можно измерять возраст у людей, а также соответствующий возраст в «крысиных годах» (около 1/40 человеческого года). Часы с двумя видами были значительным новшеством, первым мостом для перевода результатов из животной модели в их вероятный эквивалент у людей.

В статье, опубликованной в BioRxiv в пятницу, Катчер и Хорват сообщают о результатах измерений метилирования у омоложенных крыс. «Важно отметить, что лечение плазмой старых крыс [109 недель] уменьшило эпигенетический возраст крови, печени и сердца с очень большим и значительным запасом, до уровней, сопоставимых с молодыми крысами [30 недель]… В соответствии с последней версией эпигенетических часов, среднее омоложение по четырем тканям составило 54,2%. Другими словами, лечение более чем вдвое уменьшило эпигенетический возраст».
Измерение относительного возраста людей и крыс, определяемое как отношение календарного возраст к максимальной продолжительности жизни вида.
Помимо часов метилирования, в статье представлены доказательства омоложения и по многим другим показателям. Например:

  • IL-6 — маркер воспаления, был восстановлен до молодого уровня;
  • Глутатион (Glutathione, GSH), супероксид дисмутаза (SOD) и другие антиоксиданты были восстановлены до более высоких, молодых уровней;
  • В когнитивном тесте (лабиринт Барнса) крысы после терапии проявили себя лучше, чем крысы без терапии, но всё-таки хуже, чем молодые;
  • Триглицериды крови снизились до молодых уровней;
  • ЛПВП (Липопротеины высокой плотности, HDL cholesterol) поднялись до молодых уровней;
  • Глюкоза в крови упала в сторону молодых показателей.

Главный вопрос в экспериментах по омоложению плазмы крови — это как часто должно проводиться лечение. Многие из компонентов плазмы крови недолговечны, выделяются в кровь и всасываются непрерывно в течение дня. Хорошая новость из результатов Катчера — это то, что для омоложения необходимы только четыре укола.

Второй вопрос, на который ответили его эксперименты, — это необходимость как добавления, так и удаления молекулярных частиц из плазмы крови для омоложения. Например, провоспалительные цитокины обнаруживаются в старой крови в гораздо более высоких концентрациях. Ирина и Майк Конбой, люди, которых я считаю наиболее авторитетными в этой области, говорят, что удаление плохих агентов из крови, вероятно, важнее, чем восстановление юношеских уровней полезных сигналов. 15 лет назад, когда началась современная волна науки о парабиозе, они были аспирантами в Стэнфорде и с тех пор постоянно изучают эту тему. Эксперименты Катчера достигли своих результатов только путем добавления компонентов крови, а не путем удаления или даже нейтрализации каких-то других агентов. Это говорит о том, что он нашел необходимую формулу для репрограммирования эпигенетики, в результате чего снижаются уровни плохих компонентов. И неизвестно, можно ли будет получить результат ещё лучшие, если всё-таки удалить некоторые компоненты плазмы.

Вопрос, который остается нерешенным, касается расположения и механизма часов старения. За эти годы я так и не определился, выбирая между двумя моделями:

  1. Есть центральные часы старения, возможно, в гипоталамусе, которые следят за своим собственным временем и передают сигналы по всему телу, координирующие состояние метилирования распределённых тканей.
  2. Информация об эпигенетическом возрасте рассредоточена по всему телу, и часы организма — это петля обратной связи, которая постоянно обновляет возраст метилирования локально в ответ на сигналы, полученные о возрасте метилирования во всем организме.

Судя по данным, можно предположить, что гипоталамус будет труднее омолодить, чем другие ткани. Играет ли он более важную роль, чем другие ткани, в координации старения всего организма? Хорват (в личном общении) советует осторожно делать такой вывод, пока измерения не подтвердятся и не будут проведены дополнительные эксперименты.

Вывод
Эти результаты объединяют три идеи, которые завоевывали доверие в течение последнего десятилетия. Взаимно подкрепляя друг друга, вместе они обретают силу, которую не имела ни одна из этих идей в отдельности.

  • Основной причиной старения является эпигенетическая прогрессия = изменения в экспрессии генов в течение жизни.
  • Паттерны метилирования в ядерной ДНК являются не просто маркером старения, но и его основным источником. Таким образом, старение можно обратить путем перепрограммирования метилирования ДНК.
  • Информация о возрастном состоянии организма передается по всей системе через сигнальные молекулы в крови. Локально ткани реагируют на эти сигналы и принимают молодой или старый клеточный фенотип.
Гарольд Катчер, биографический очерк
"Считайте, что я поздно созрел. Хотя у меня и тысячи цитирований, с публикациями на разные темы, от открытия человеческого «гена рака молочной железы» до структуры белка, бактериологии, биотехнологии, биоинформатики и биохимии, в моей работе не было никакого центра или направления, так как я отказался от личной цели — решить проблему старения, когда узнал, что его причиной является «износ».

И все же в 1985 году, когда я был в Калифорнии, работая с Майклом Уотерманом и Темплом Смитом (отцами биоинформатики), я столкнулся с чем-то необъяснимым: оказался в отделении интенсивной терапии с трубкой в трахее и с мыслью, что, вероятно, не выживу. А потом мне приснился сон: каким-то образом в далеком будущем (и в другом мире) меня чествуют за «принесение человечеству бессмертия». Очевидно, тот инцидент я пережил (он начался с инфекции в зубе).

Я прожил прекрасную жизнь: стал программистом (что мне очень понравилось), оставил это занятие ради позиции в Азиатском отделении Мэрилендского университета (МУ), стал профессором, а затем и академическим директором по наукам в Токио, Японии. К тому времени, как в 2004 году я покинул Японию (моя дочь Саша была ученицей четвертого класса (yonensei) в японской школьной системе), в МУ я уже преподавал онлайн — в общем-то ушел на пенсию и планировал писать код в удовольствие и для заработка.

И все же я никогда не забывал этот сон. Это было очевидно невозможным. У меня не было лаборатории — да и не было никакого способа починить все поврежденные клетки, всё равно, что вытирать тряпкой океан.

Но вдруг, в 2009 году, я прочитал старую статью 2005 года, статью Конбоев (Майкл и Ирина), Тома Рандо и других, из лаборатории Ирва Вейсмана, которая полностью изменила мою жизнь. Она показала, что все, что я знал о старении, было неверным — что старение происходило на уровне организма, а не на клеточном уровне, и могло быть обращено вспять.

А дальше была настойчивость и благословенное вмешательство Акшая Сангви, который также увидел, что есть другой путь, и обеспечил структурную, денежную и эмоциональную поддержку (и подбросил несколько хороших идей), которые помогли мне начать новую карьеру в возрасте 72 лет в Мумбаи, Индия. Я чувствую себя на двадцать лет моложе, чем три года назад — наверное, еще один намек о старении.

Так что же с «мистической» мечтой? Такое происходит в истории не впервые, так что, просто примите это как точку отсчета (прим. ред: "запомните этот твит?" или "просто примите, как данность" — здесь не до конца ясно, что именно хотел сказать о себе Катчер)".

»
Комментарий Миши Батина
Итак, не так давно вышло две интересные работы двух команд ученых: одна Гарольда Катчера и Стива Хорвата, вторая — Майкла и Ирины Конбой. Насколько интересные?

Если всё правда, что там написано, и эффект повторяем на людях, то мы в двух годах от первого лекарства от старости.

Всё надо срочно перепроверять, а пока данные такие.

Посмотрите на рисунок из статьи Катчера, где хорошо видны результаты эксперимента над крысами. Посмотрите, как оранжевые кружочки (показатели здоровья старых крыс, с плазмо-терапией) двигаются от красных кружочков (показатели старых крыс, которых никто не лечил) к синим (показатели здоровья молодых крыс) с течением времени.
Катчер экспериментировал со старыми крысами, которым вливал фракцию плазмы от молодых животных. У них было 18 крыс, разделенных на три группы:
  • 6 молодых крыс (возраст 30 недель)
  • 6 старых крыс (возраст 109 недель)
  • 6 старых крыс, получавших фракцию плазмы (также 109 недель).

Лечение фракцией плазмы состояло из двух серий внутривенных инъекций. Эксперимент длился 155 дней.

Вот как пишет об эксперименте Катчера Джош Миттельдорф:
«Еретическая идея, которая объединяет Гарольда и меня, заключается в следующем: старение контролируется посредством эволюционно консервативных механизмов. Некоторые из тех же генов и белков, которые контролируют скорость старения дрожжевых клеток, выполняют ту же функцию у млекопитающих, которые могут жить в тысячу раз дольше, чем дрожжи.

Это означает, что старение — это не просто случайное повреждение отдельных клеток. Скорее оно жестко регулируется на системном уровне. Может быть, есть центральные часы, или, может быть, существует консенсус, который достигается во всем теле. Но в любом случае есть связь, гарантирующая, что разные части тела придерживаются общего графика.

Естественное место для поиска этой информации о возрастном состоянии организма — через сигнальные молекулы в крови. Таким образом, наша гипотеза, Гарольда и моя, заключается в том, что даже старое тело помнит, как быть молодым, если только оно получает сообщение на соответствующем биохимическом языке. Если бы у старой мыши была кровь молодой мыши, протекающей по ее венам, старая мышь стала бы снова молодой».
Josh Mitteldorf
Учёный, биоинформатик, автор блога
Итак, что произошло? Эпигенетические часы после вливания молодой плазмы показали омоложение различных тканей — лечение более чем вдвое уменьшило эпигенетический возраст крови, сердца и ткани печени.

Тут можно было бы сказать, что сами часы не работают. Ну открутили часы и открутили. Но клинические маркеры также подтвердили улучшение функции органов. Всего биомаркеров было 4 группы.

  1. Показатели клеток крови: средний объем эритроцита (MCV), среднее содержание гемоглобина (МСН) и средняя концентрация гемоглобина в эритроцитарной массе (MCHC), уровни гематокрита (HCT) и показатели тромбоциты, лейкоциты и лимфоциты.
  2. Биомаркеры работы печени, сердца, поджелудочной железы и почек: билирубин, сывороточная глутамино-пировиноградная трансаминаза (SGPT) и сывороточная глутамино-оксалоуксусная трансаминаза (SGOT), триглицериды и холестерин, глюкоза, креатинин и азот мочевины крови.
  3. Когнитивные функции: обработка и запоминание информации, обучение и память.
  4. Группа биомаркеров клеточного стресса, в частности биомаркер окислительного стресса — малоновый диальдегид (MDA).

Да-к вот, что произошло.

Количество MDA сначала было выше в мозге, сердце, легком и печени у старых крыс. Применение фракции плазмы у старых животных снизило этот уровень до уровня молодых крыс.

Уровни трех антиоксидантов повысились у старых крыс, получавших плазму, до уровня молодых: восстановленный глутатион, каталаза и супероксиддисмутаза.

Уровни двух самых распространенных биомаркеров хронического воспаления, интерлейкина 6 (IL-6) и фактора некроза опухоли α (TNF-α), у старых крыс очень быстро уменьшились, в течение нескольких дней, до сопоставимых с молодыми крысами показателей.

Уровни Nrf2, транскрипционного фактора, который снижает окислительный стресс и воспаление, были подняты после введения фракции плазмы у старых крыс до уровня молодых.

Показатели старых, получавших плазму, животных почти совпадают с молодыми грызунами. Так, холестерин ЛПВП у молодых и леченых крыс к концу эксперимента был одинаковый — 150 мг/дл, а у обычных старых крыс — 100 мг/дл. У молодых и леченых — триглицериды 40 мг/дл, у старых — 110 мг/дл.

К работе есть огромный вопрос. А где продолжительность жизни?! Конкретно этих всех крыс забили, чтобы получить показатели биомаркеров. Должно было быть еще 30 крыс. 3 группы по десять: старые, старые с плазмой и молодые. Надо было смотреть на эти группы, кто сколько проживет. Я знаю, почему так произошло. Из-за денег. Такой дизайн удорожил бы эксперимент в несколько раз. Катчер, я так понимаю, с трудом нашел финансирование в Индии, где и провел эксперимент.

Он сейчас вне академической науки. Как именно он получил плазму, мы не знаем. Колдовал ли он над ней специально? Тайна – это типа его козырь, чтобы получить патент и коммерческое применение.

Мне кажется, история будет развиваться следующим образом: он будет бегать искать деньги до второго пришествия со своей плазмой.
Профессоры Ирина (слева) и Майк Конбой
Во второй работе, команды Конбой, ученые половину плазмы у старых мышей заменили раствором альбумина. И мыши показали немалые улучшения по снижению ожирения и фиброза, восстановлению мышц и нейрогенезу. Восстановление мышц улучшилось, фиброз был ослаблен, адипозность печени и фиброз уменьшились, а нейрогенез гиппокампа был увеличен.

Вот как сами авторы объясняют, что произошло:
"Эпигенетика, мРНК и белок — это ступени одного процесса, регуляции экспрессии генов. Ни один из этих этапов не является постоянным, все они активно и постоянно реагируют на клеточную, тканевую и системную среды. В процессе старения происходит дрейф, который перекалибруется рядом подходов к омоложению. Когда аутоиндуктивный возрастной повышенный лиганд разбавляется, он не может активировать свой собственный рецептор и индуцировать свою собственную мРНК. Поэтому уровни лиганда уменьшаются до их более молодых состояний на продолжительное время".
Конбои предполагают, что эти вредные белки являются частью цикла положительной обратной связи. То есть цикла, который является самоподдерживающимся.

Эпигенетическое состояние ⇒ экспрессия генов ⇒ трансляция в циркулирующие белки ⇒ обратная связь, которая изменяет эпигенетическое состояние.

С возрастом тело погружается в дисфункциональный, самоподдерживающийся цикл, и его нарушение может подтолкнуть его обратно к более крепкому и молодому циклу, также самоподдерживающемуся.

А вот как объясняет полученные ими результаты Обри Ди Грей:

«Когда все в крови, кроме клеток и альбумина, заменяется водой, организм определенно реагирует, синтезируя и секретируя все, в чем обнаруживает недостаток. Вместе с этим всякое плохое не появится так быстро».
Aubrey de Grey
Один из ведущих учёных и спискеров в области борьбы со старением
Сравнение этих двух работ Джошем Миттельдорфом:
«В то время как оба подхода основаны на том, что состав плазмы крови различается между молодыми и старыми, Конбои сосредоточены исключительно на удалении того, что препятствует юношеской регенерации, в то время как подход Катчера заключается в добавлении обратно белков, которые раньше сохраняли животное молодым. Конбои полностью раскрыли все аспекты своего экспериментального протокола, в то время как содержание эликсира Катчера остается коммерческой тайной.

Катчер находится на обочине академических исследований, а лаборатория Конбоев находится в одном из ведущих академических учреждений в мире. Катчер на год впереди, экспериментируя с различными дозами и временем. Ни Катчер, ни лаборатория Конбоев еще не продемонстрировали продление жизни. Конбои демонстрируют омоложение с заживлением ран, структурой ткани и возобновлением роста нервов.

Заявление Катчера основано на физиологии (особенно воспалении), когнитивных способностях и алгоритмах метилирования. Фактически, Катчер рассматривает восстановление юношеских паттернов метилирования как лучшее доказательство, которое можно предъявить в пользу омоложения (я согласен), в то время как Конбои не торопятся судить о важности метилирования и сердятся при упоминании «часов» метилирования. Катчер понимает эффект переливания плазмы с точки зрения широкой теории (которую я поддерживаю).

Старение — это эпигенетическая программа, управляемая и поддерживаемая «часами», которые работают через петлю обратной связи между циркулирующими белками, которые управляют экспрессией генов и экспрессией генов, которые генерируют эти белки. Конбои признают, что работают с этой петлей обратной связи (их рис. 6), но они сопротивляются теории, что это является основной причиной старения».
Josh Mitteldorf
Учёный, биоинформатик, автор блога
Когда я сказал, что мы в двух годах от лекарства от старости, я имел ввиду, что при условии, если мы будем вести очень интенсивную работу, множество экспериментов и КИ с плазмой крови.

То есть всё это должно иметь неограниченное финансирование. Пока мы видим всего несколько лабораторий в мире в этой области, которые еле ползут в организации экспериментов.

Мы можем прямо сейчас получить хорошие данные на людях, так как плазма крови уже переливается по различным показаниям, и надо сравнить эффект плазмы от молодых доноров к старым реципиентам.

Конечно, никакого такого омоложения с помощью плазмы может на людях и не получится. Никто не знает, как будет. Но не проверить срочно такие ошеломляющие данные — это вершина идиотизма и недальновидности.

Кстати, кстати. Плазма — это тоже вариант комбинаторного подхода, за который мы здесь топим.
comments powered by HyperComments