Что такое старение? Мы можем определить его как процесс накопления молекулярных и клеточных повреждений, являющихся следствием нормального метаболизма. В то время как исследователи всё ещё плохо понимают, как метаболические процессы вызывают накопление повреждений, и как накопленные повреждения вызывают патологии, сами повреждения – структурные различия между старой и молодой тканью – классифицированы и изучены очень хорошо. Исправляя повреждения и восстанавливая прежнее – неповреждённое – юное состояние организма, мы реально омолодим его! Звучит очень многообещающе, и так оно и есть. И для некоторых видов повреждений (например, для сенесцентных клеток) показано, что оно работает!
Сегодня в нашей виртуальной студии где-то между холодным дождливым Санкт-Петербургом и тёплым солнечным Маунтайн Вью мы встречаем известную персону. Я надеюсь, все знают Обри де Грея – человека, который упал на Землю, чтобы изменить наше понимание старения, сражаться с ним и, наконец, спасти нас от него! Для тех из вас, кто не знаком с ним, ниже краткая информация.
Доктор Обри де Грей – биомедицинский геронтолог, исследующий идею пренебрежимого старения у человека и основавший SENS Research Foundation. Он получил степень бакалавра компьютерных наук и доктора биологии в Кембриджском университете в 1985 и 2000 годах. Доктор де Грей является главным редактором журнала Rejuvenation Research, членом Геронтологического Общества Америки и Американской Ассоциации Старения, и состоит в редакционных и научных консультативных советах многочисленных журналов и организаций. В 2011 году де Грей унаследовал примерно $16,5 миллионов от своей матери. Из них он выделил $13 миллионов на финансирование SENS.
Я не буду спрашивать у Обри де Грея все эти глупые вопросы, которыми журналисты обычно надоедают ему, о его внешности, перенаселении и прочее. Вместо этого мы поговорим о науке и инженерии, которые омолодят наши тела, позволят нам быть здоровыми и жить дольше (я имею в виду реально намного дольше). Благодаря недавним прорывам во многих сферах, от бионики и прикладной физики до молекулярной биологии и регенеративной медицины, это может (и, я уверен, будет) раньше, чем вы думаете.
Интервью
Файнерман: Добрый день, доктор де Грей!
де Грей: Добрый день – спасибо за приглашение на интервью.
Файнерман: В 2012 году я прочёл статью Дэвида Синклера, в которой он писал, как он восстановил функции митохондрий в старых клетках мышей, используя NAD+. Я ощутил, как нечто изменилось. Последние пять лет были потрясающи! Каждый день я читаю новые статьи и новости об обращении старения. За три года было создано несколько десятков новых биоинженерных компаний, основной целью которых является обращение старения. В эту сферу инвестируются миллиарды долларов. Я считаю, что мы запомним 2016-2017 годы как самые важные. Вы разделяете моё ощущение?
Примечание: Первая фаза испытаний обращения старения человека (GDF, Myostatin) будет через год или два, и Джордж Черч говорит об омоложении всего организма! Первая версия человеческого CRISPR/Cas9 была создана в 2013 году и сейчас готова к использованию. В 2015 году eGenesis начал работать над свиньями для ксенотрансплантации, и теперь они заявили, что создали нужных свиней! В 2016 году Хуан Карлос Бельмонте перепрограммировал клетки, используя специальные факторы и «перевёл» назад биологические часы у живых мышей. И это лишь небольшая часть новостей!
де Грей: Да и нет. Да, в том смысле, что действительно всё больше и больше захватывающих научных прорывов в лаборатории, и, конечно, я очень горжусь, что за некоторые из них отвечает фонд SENS. Но нет, в том смысле, что у нас впереди ещё очень длинный путь; нам нужно исправить много разных вещей, чтобы избавиться от старения, и в некоторых из них мы всё ещё находимся на очень раннем этапе исследования.
Файнерман: Джордж Чёрч сказал, что его лаборатория уже обращает старение у мышей, и человеческие испытания могут пройти всего через пару лет. Он сказал: «У нас есть 65 генных терапий, которые проходят проверку у мышей и более крупных животных. Если они пройдут хорошо, мы начнём человеческие испытания». Чёрч предсказывает, что обращение старения станет реальностью в течение 10 лет в результате новых разработок в генной инженерии. Однако он предупреждает, что обращение старения на молекулярном уровне не обязательно означает, что всё прочее омолаживается. Никто не знает, что оно будет означать для людей. В любом всяком случае, всё это звучит очень многообещающе!
де Грей: Джордж совершенно прав, как в своём упорстве и оптимизме, так и в предостережении о том, как мало мы ещё знаем.
Файнерман: Вы изменили мнение мировой общественности, но теперь вы за сценой. Я регулярно читаю о новых научных прорывах в новостях, но мало вижу о вашей работе, хотя исследования в SENS более фундаментальны в целом! Когда я зашёл на сайт SENS, я был восхищён, как много вы делаете. Очень несправедливо, и как мы можем помочь?
де Грей: О, я всё ещё очень заметен – я всё так же много выступаю публично. Если в какой-то мере мои вклады сейчас затмили прорывы других людей, это хорошо! Я всегда говорил, что моя цель – продвинуть крестовый поход достаточно далеко, чтобы я мог уйти в славную безвестность, ибо другие делают мою работу лучше меня.
Файнерман: Для многих людей их внешний вид так же важен, как и их здоровье. Когда вы говорите, что панель SENS 1.0 может омолодить людей с 60 до 30, они будут внешне выглядеть на 30?
де Грей: Определённо, да. Когда мы полностью омолодим внутреннюю часть тела, внешняя – самая лёгкая!
Файнерман: Можно ли сказать, что биомедицинская инженерия и биотехнология вошли в экспоненциальную фазу?
де Грей: Я полагаю, мы можем сказать, да. Это весьма захватывающе.
«Ending Aging»
Файнерман: Ваша знаменитая книга «Ending Aging» вышла 10 лет назад. Вы планируете новую версию?
де Грей: Вероятно, я должен в какой-то момент, но это не приоритет, поскольку общий подход, описанный в книге, выдержал испытание временем: мы добились большого прогресса и не столкнулись с какими-либо непредвиденными препятствиями, которые заставили бы нас изменить курс в отношении любого из повреждений.
Примечание: Если вы ещё не прочли «Ending Aging» (русская версия), я рекомендую вам сделать это как можно скорее, и чтобы вам было более комфортно с идеями, которые мы обсуждаем ниже, я настоятельно рекомендую вам прочесть краткое введение в исследование SENS. Также, если вы заинтересованы в последних новостях и обзорах в изучении старения и омоложения, лучшее место для поиска – Fight Aging! блог. Наконец, если вы являетесь инвестором или вам просто интересно, рекомендую вам взглянуть на книгу Джима Меллона «Juvenescence».
Файнерман: Вы ищете бактерии, которые питаются мёртвыми организмами, чтобы найти ферменты, разрушающие глюкозепан. Вы рассматривали насекомых? Они могут есть почти всё – и намного быстрее!
де Грей: Хорошая идея, но мы ищем иные виды. Насекомые едят пищу и выделяют то, что они не могут переварить, как и мы. Бактерии гораздо более универсальны.
Файнерман: У многих насекомых нет особых ферментов, вместо этого они полагаются на бактерии, которые выполняют всю работу. В любом случае, они хорошее место для поиска!
де Грей: Не совсем. У насекомых есть комменсальные бактерии, как и у нас. В целом, однако, бактерии, которые свободно живут в окружающей среде, более разнообразны, чем те, что в кишках животных.
Файнерман: Как вы ищите полезные бактерии?
де Грей: Мы используем «метагеномную» стратегию идентификации ферментов, которые могут разрушить глюкозепан: мы берём стандартные бактерии E. coli, выключаем один или два их гена, чтобы они не могли синтезировать то или иное вещество (в нашем случае как правило, аргинин или лизин), так что им нужно брать его из своего окружения, а затем мы добавляем случайную ДНК из окружающей среды (которая может исходить от любых бактерий, даже некультивируемых) в культуру E. coli. Случайно новая ДНК может кодировать фермент, который разрушает глюкозепан, и если это так, бактерии будут расти даже без аргинина или лизина в окружающей среде, если (но лишь если) мы даём им глюкозепан вместо них, и они разрушают его для создания аргинина и лизина.
Файнерман: В вашей книге вы предложили Whole-body Interdiction of Lengthening of Telomeres (WILT) – вырезание теломеразы из клеток всего организма, чтобы предотвратить рак, и пересев популяции стволовых клеток на регулярной основе. Есть ли успехи? И не было бы проще использовать неинтегрирующую теломеразную терапию для безопасного удлинения теломер? Как подходы, разработанные в Sierra и BioViva?
де Грей: Мы добились прогресса, да, например, мы показали, что пересев стволовых клеток без теломеразы работает для крови. Однако, проблема с неинтегрирующей теломеразой заключается в том, что она будет увеличивать раковые теломеры, как и теломеры нормальных клеток. Я поддерживаю эти исследования, не в последнюю очередь потому, что могут быть прорывы в борьбе с раком иными способами (особенно иммунной системой), и в этом случае было бы намного безопаснее стимулировать теломеразу системно.
Файнерман: Сейчас мы получили очень точный CRISPR, и удаление генов проще, чем вставка, потому что вы можете нацелиться на одну и ту же клетку более одного раза. Когда мы решим проблему доставки, мы сможем применить WILT?
де Грей: Да, конечно.
Файнерман: Почему мы не можем удалить теломеразу локально в больной ткани?
де Грей: Мы пробовали, но очень сложно сделать удаление выборочным.
Файнерман: Всё больше свидетельств того, что эпигенетические изменения очень организованы и могут быть одной из причин старения. Они позволили некоторым исследователям утверждать, что старение – программа. Однако не важно, как они видят их – как программу или как повреждение. Но восстанавливая предыдущий эпигенетический профиль с помощью специальных факторов перепрограммирования, мы можем превратить старую клетку в молодую, а сбрасывая профиль мы можем превратить взрослую клетку в плюрипотентную стволовую. Эксперименты показали, что восстановление эпигенетических профилей многих клеток in vivo омолаживает весь организм. Как вы думаете? Может быть, мы должны рассматривать эпигенетические изменения как повреждение в модели SENS?
де Грей: Мы должны быть более точными с определениями, чтобы ответить на ваш вопрос. Эпигенетические изменения можно разделить на два основных класса: сдвиг и шум. Сдвиг означает изменения, которые происходят координированным образом среди всех клеток данного типа и ткани, тогда как шум означает изменения, которые происходят в разных клетках, увеличивая изменчивость этого типа клеток. Сдвиги вызваны какой-то программой (генетические изменения в среде клетки), поэтому да, их можно поменять восстановлением окружающей среды и запуском программы в обратную сторону. Шум, с иной стороны, не обратим. И мы в течение нескольких лет работали над определением того, имеет ли значение он в нынешней жизни. У нас нет окончательного ответа, но, похоже, нет, эпигенетический шум слишком медленно накапливается чтобы иметь значение, кроме, возможно, при раке (что, конечно же, мы решаем иначе).
Файнерман: Должны ли мы использовать факторы перепрограммирования для обращения эпигенетической программы?
де Грей: Наверное, нет. При этом могут быть некоторые преимущества их как способа восстановления числа определённых типов стволовых клеток, но мы всегда можем делать это иначе (особенно прямой трансплантации стволовых клеток), поэтому я не думаю, что мы когда-либо будем дедифференцировать клетки in vivo.
Файнерман: Одна вещь не даёт мне уснуть по ночам: страх, что случайные повреждения ядерной ДНК и мутации могут играть большую роль в старении. Десять лет назад вы предположили, что большинство клеток, которые имеют критические мутации ДНК, a) совершают апоптоз, b) становятся сенесцентными или c) раковыми. Но если мутации не являются критическими, клетки будут жить, накапливать их – один неправильный белок здесь, другой там – и они в конце концов приведут к сбою в работе органа.
де Грей: Не волнуйтесь. Они не накапливаются достаточно быстро, чтобы навредить нам, потому что их предотвращает тот же механизм, который предотвращает рак в течение нормальной жизни, и рак может убить нас, поскольку лишь одна клетка делает неправильную вещь. Некритические мутации должны будут захватить огромное количество клеток, чтобы повлиять на функцию ткани.
Файнерман: Если будет показано, что повреждение ядерной ДНК и мутации играют роль в старении, есть ли у вас что-то в запасе? Уверен, вы уже думали об этом. Как мы исправим проблему? Может быть, глобальная клеточная терапия (например, индуцированный обмен клеток в организме)?
де Грей: Верно. Но они не играют роли.
Примечание: Индуцированный обмен клеток в организме – Whole-body Induced Cell Turnover (WICT) – замена всего набора эндогенных клеток пациента экзогенными клетками (того же количества и типа как и эндогенных клеток, которые они заменяют), полученных из плюрипотентных стволовых клеток человека и направленно дифференцированных in vitro до их введения. Идея WICT была впервые предложена в 2016 и улучшена в 2017.
Целью WICT является удаление из организма накопленного клеточного и внутриклеточного мусора, присутствующего в эндогенных клетках пациента, включая уменьшение теломер, повреждение ядерной ДНК и мутации, повреждение митохондриальной ДНК и мутации, репликативное старение, функционально-вредные возрастные изменения в экспрессии генов и накопленные клеточные и внутриклеточные агрегации.
Файнерман: Что вы думаете о WICT? В сочетании с WILT они выглядят как решение «всё-в-одном» при их реализации.
де Грей: Общая идея ускорения смены клеток, безусловно, хороша. Это немного напоминает идею замены целых органов: если вы замените всю структуру, вам не нужно исправлять ущерб, который содержит эта структура. Однако, как и замена органов, у неё есть потенциальные недостатки, потому что эволюция дала нам определённую скорость смены отдельных клеток, и функция каждого из наших типов клеток оптимизирована для неё. Таким образом, это может оказаться сложным, со многими плюсами и минусами.
Файнерман: В то время как прочие омолаживающие терапии (за исключением, возможно, OncoSENS) достижимы в ближайшем будущем и не связаны с специальной генной инженерией, полная аллотопическая экспрессия – весьма длинный путь. Что вы думаете о, например, NMN, который поднимает уровень NAD+ и восстанавливает митохондриальную функцию в клетке?
де Грей: Это может немного помочь сохранить здоровье, но я думаю, что вряд ли продлит жизнь более чем на год или два в среднем (и может быть даже меньше). Но мы прилагаем все усилия, чтобы разработать более эффективные методы генной терапии, которые могут сделать аллотопическую экспрессию практичной раньше, чем люди думают.
Файнерман: О, можете приоткрыть завесу?
де Грей: Мы объединяем две технологии, которые очень безопасны (в том смысле, что они имеют очень низкую частоту случайного повреждения ДНК), но у них взаимные ограничения. Одна из них – CRISPR, которая может сделать небольшие изменения очень безопасно в выбранном месте в геноме, но не может вставить больше, чем очень небольшое количество новой ДНК. Другая – очень мало используемая система под названием BXB1, которая может вставлять большие фрагменты кода, но лишь в место, которое не существует в геноме млекопитающих. Наша идея состоит в том, чтобы использовать CRISPR для установки «посадочной площадки» BXB1 в нужном месте, а затем использовать BXB1 для вставки наших выбранных инженерных генов в неё. Мы развиваем наш метод в Институте Бака в лаборатории Брайана Кеннеди.
Файнерман: Спасибо за ваше объяснение! Тем не менее, существует большая проблема со всеми генетическими терапиями. Нам нужно изменить каждую клетку в теле, а сейчас это невозможно. Наши лучшие системы доставки, например, адено-ассоциированные вирусы (AAV), доступные сегодня, имеют эффективность всего 10-50%. А эффективность вставки гена ещё ниже. Мы должны честно признать, что у нас всё ещё нет универсального инструмента для введения новых генов в организм взрослого человека. Как вы решите эту проблему?
де Грей: Мы полагаем, что подход, который я описал в своём предыдущем ответе, достигнет гораздо более высокой эффективности, поскольку отсутствие нецелевого эффекта означает, что его можно использовать при гораздо более высоком титре.
Файнерман: Основной подход SENS состоит в том, чтобы омолодить наши собственные тела, но также есть регенеративная медицина, которая включает в себя инженерию тканей и органов. Не проще ли печатать или выращивать новые органы вместо омоложения старых? Конечно, мы не можем заменить всё, но мы можем заменить некоторые критические части: мы можем вырастить новое сердце, печень, мышцы и, конечно, кожу.
Примечание: Инженерия тканей и органов входит в число наиболее быстроразвивающихся направлений регенеративной медицины. Инженеры уже напечатали или вырастили в биореакторах почти все человеческие органы. Сейчас они используются в основном для тестирования новых терапий и лекарств. Основная проблема, почему они не могут быть использованы в трансплантации, – проблема васкуляризации. Хотя инженеры могут печатать или выращивать артерии и большие сосуды, они все ещё неспособны создать сеть мелких сосудов и капилляров внутри органа. Такие компании, как Organovo, преследуют эту цель и обещают решить её в течение следующего десятилетия.
де Грей: Это абсолютно правильно. Я ожидаю, что в первые дни внедрения SENS некоторые органы будут легче заменить, чем ремонтировать. Однако замена органа требует инвазивной хирургии, поэтому мы хотим в конечном итоге разработать омоложение.
Файнерман: Вы подчёркиваете, что исследования стволовых клеток уже являются хорошо развитой сферой, и SENS не нужно участвовать в ней. Насколько я знаю, многие из них относятся к очень специфическим заболеваниям, а не к омоложению. Или мы получим его как побочный эффект?
де Грей: Как вы знаете, я не считаю, что «возрастные заболевания» вообще следует называть заболеваниями – они являются частью старения, поэтому их лечение, безусловно, является частью омоложения. Хорошим примером сейчас является болезнь Паркинсона – в настоящее время проводится несколько клинических испытаний стволовых клеток или их подготовка.
Файнерман: Вы имеете в виду, что они являются частью старения, как насморк и кашель являются частью гриппа? Поэтому лечение их по отдельности так же глупо, как лечение кашля без лечения причины – вируса гриппа.
де Грей: Это ещё хуже. Лечение насморка и кашля имеет некоторый смысл, потому что организм все равно продолжит атаковать вирус гриппа, и в это время имеет смысл быть менее несчастным. Но в старении мы просто говорим о различных частях явления, которое организм не знает как атаковать.
Файнерман: В каком, на ваш взгляд, порядке появятся омолаживающие терапии?
де Грей: Ну, многие из терапий, использующих стволовые клетки, уже находятся в клинических испытаниях, как и удаление амилоида в случае болезни Альцгеймера. Следующее в списке, наверное, удаление сенесцентных клеток, как сообщают Unity, они будут в клинике в следующем году, и удаление внутриклеточного мусора в лечении дегенерации жёлтого пятна в нашей компании Ichor. Прочие три сложнее, но все они развиваются понемногу!
Файнерман: Известно около двадцати различных типов амилоидов, мы видим некоторые успехи в удалении транстиретина и бета-амилоида. Что о других? Можем ли мы добиться прогресса в удалении прочих, используя их успехи?
де Грей: Я уверен, что удаление прочих амилоидов может быть достигнуто с использованием более или менее тех же методов, которые работали против этих двух. Следующим в моём списке будет островковый амилоид, который способствует диабету.
Файнерман: Насколько я знаю, внутриклеточный мусор в глазах – не липофусцин per se, а А2Е, окисленная форма витамина А. Есть ли прогресс в устранении истинного липофусцина – более распространённой формы внутриклеточного мусора.
де Грей: Мы финансировали некоторые предварительные работы по этому вопросу, но лишь начальные. Сложность заключается в том, что липофусцин очень гетерогенен, он состоит из множества различных компонент. Мы планируем поступить с ним как с глюкозепаном в межклеточнем матриксе: вместо того, чтобы его разрушать, мы хотим определить ключевые сшивки, которые защищают его от расщепления с помощью существующего лизосомального механизма.
Файнерман: Сейчас все одержимы «биомаркерами старения» и «биологическими часами». Являются ли они верными концепциями? Можно ли иметь единые «часы» для всего тела? Не лучше ли использовать все виды повреждений как биомаркеры и держать их ниже определённого порога?
де Грей: Я согласен с вами – нам всё равно нужно исправить ущерб, так что никакие косвенные маркеры нам не скажут больше, чем сами повреждения. Эти косвенные маркеры полезны сейчас, когда у нас нет омолаживающей биотехнологии, потому что они помогают нам понять, какие вмешательства могут (слегка) замедлить накопление повреждений.
Пришло время великих целей – интервью с Обри де Греем – глава вторая
