Дольше жить или медленнее стареть: технологический подход к старости

    Старение касается каждого человека в мире — без исключений. При этом современная наука пока довольно слабо представляют себе сам механизм старения, и до сих пор не может внятно ответить даже на простой вопрос — от чего именно умирает человек, от «старости» как таковой, или все-таки от вызванных возрастом болезней?

    image

    К проблеме старения с разных сторон подходят традиционные биология с генетикой, гиганты фармакологической индустрии, технологические визионеры-инноваторы и социально-ориентированные стартапы, которые пытаются улучшать качество жизни стареющего населения. О некоторых теориях и подходах, а также о том, куда бежать со своими решениями связанных со старением социальных проблем, сегодня и пойдет речь.

    «Традиционные» научные теории


    Сегодня в активе ученых есть ряд теорий, которые в основном изучают только отдельные аспекты старения, ищут некий частный механизм, который объяснял бы его. Подходы к комплексному и системному пониманию этого процесса пока еще впереди.

    Свободнорадикальная теория старения


    Самая популярная несколько десятилетий назад теория гласит, что старение наступает из-за накопления повреждений в клетках, вызываемых активными формами кислорода (АФК) — так называемыми свободными радикалами. Это побочный продукт нормального клеточного метаболизма, но со временем АФК накапливаются, начинают массово повреждать клетки и провоцировать мутации.

    image
    Голый землекоп (фото: National Geographic Creative/Alamy Stock)

    В наши дни, эту теорию опровергает ряд экспериментальных наблюдений на птицах и мелких грызунах — выяснилось, что продолжительность жизни у родственных видов с одинаковым уровнем производства АФК отличается на порядки. Больше всех отличился голый землекоп (Heterocephalus glaber) — мелкий грызун семейства землекоповых, который живет на порядки дольше, чем все другие известные грызуны сравнимой величины (одна особь в неволе прожила больше 30 лет). При этом риск смертности с годами у них никак не увеличивается, в отличие от всех остальных млекопитающих.

    Концевая недорепликация


    Данная теория имеет дело с теломерами — концевыми участками хромосом, которые укорачиваются при каждом делении клетки. Происходит это из-за того, что ДНК-полимераза (фермент, участвующий в репликации ДНК) не может синтезировать копию ДНК с самого конца, а должна добавлять нуклеотиды к уже существующей гидроксильной группе. Впервые это явление пронаблюдал в начале 1960-х Леонард Хейфлик, профессор микробиологии и анатомии из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, в честь которого и назвали «предел Хейфлика» — максимальное число делений, которое может пережить одна клетка (для человеческого организма, предел был определен в 52 деления).

    image
    Оригинал картинки: wiki-юзер Azmistowski17 (лицензия CC BY-SA 4.0)

    Но и она не пережила испытание временем. В последние два десятилетия биологи пронаблюдали в организме некоторых морских птиц обратный процесс, когда с возрастом теломеры, наоборот, удлиняются.

    Эпигенетические теории


    Эпигенетика — это достаточно новая отрасль в науке, которая изучает наследуемые изменения в функции генов. Впервые термин был предложен еще в середине XX века, но современное определение эпигенетики сформулировали уже практически в наши дни, в 1990-е, с подачи американского генетика Артура Риггса.

    В ядре каждой клетки организма в молекуле ДНК хранится геном — идентичная наследственная программа, которая не меняется в течение всей жизни и не подвергается влиянию каких-либо внешних факторов. Каким же образом из этого одинакового кода формируются совершенно разные по своему устройству, функциям и протекающим в них процессам клетки (из которых, в свою очередь, вырастают различные ткани и органы)? Клетки разного типа активируют разные участки генома, в процессе деления изменяют активность отдельных генов. И этот процесс регулируется дополнительными факторами, отдельной «управляющей программой», которая также записана в геноме — это и есть эпигеном.

    Мировая наука только начинает заниматься серьезным систематическим изучением эпигенома — в 2007-м вышла первая публикация в рамках американской национальной Программы Эпигенома, а три года спустя был основан Международный консорциум человеческого эпигенома (IHEC), объединивший исследовательские проекты в нескольких странах.

    image

    Некоторые аспекты эпигенетических изменений, такие как метилирование ДНК или гистонные модификации, изучены уже относительно подробно; многие другие биологам еще только предстоит понять. Но уже сейчас понятно, что эпигенетические процессы наиболее точно коррелируют с возрастными изменениями в организме, и вероятнее всего именно в них скрыт ключ к получению точной, полной и непротиворечивой теории старения на клеточном уровне. Есть все основания полагать, что полное картографирование эпигенома человека станет для современной науки таким же значимым прорывом, как открытие клетки Робертом Гуком в XVII веке и полная расшифровка ДНК человека в 2003 году.
    Закрытые исследования
    В отличие от научных институтов и спонсируемых государственными грантами программ, которые раскрывают результаты всех своих исследований и экспериментов, множество частных R&D-центров работают над проблемами старения и возрастных болезней за закрытыми дверьми. Иногда секретные лаборатории «большой фармы» встречаются с тэк-индустрией, и появляются стартапы вроде калифорнийского Calico, который был запущен в 2013 году при поддержке и финансировании Google.

    image
    Штаб-квартира Calico без каких-либо опознавательных знаков (фото: Google Maps)

    Также в компанию вкладывает био-фармацевтический концерн AbbVie — в общей сложности, уже $750 миллионов (и планирует добавить еще полмиллиарда в первом квартале 2019 года). Calico до сих пор не произвела на свет ни одного препарата или биотэк-продукта, и пока в открытый доступ попадают лишь отдельные научные статьи, опубликованные её сотрудниками.

    Теория футурологическая


    В оппозиции с другими научными теориями стоит оригинальный подход британского геронтолога Обри ди Грея, сооснователя Фонда Мафусаила, а также отпочковавшегося от него в 2009 году Исследовательского Фонда SENS. Ди Грей убежден, что в человеческом организме вообще не заложено никакой естественной программы старения, и все проблемы возникают лишь в силу несовершенства естественных механизмов «анти-старения». Он разработал комплекс Инженерных стратегий пренебрежимого старения (SENS) — терапевтических практик, которые направлены на омоложение и регенерацию организма через нейтрализацию раковых мутаций, очистку от внутриклеточного и межклеточного мусора, восстановление потерянных и уничтожение некорректно функционирующих клеток.

    На сегодняшний день, весь SENS-комплекс является чистой воды мысленным экспериментом, и явных подвижек в сторону практической реализации не наблюдается. И пока одни биологи и генетики высказываются об исследованиях ди Грея скептически, сам он успел заручиться поддержкой весьма авторитетных фигур, вроде футуролога Рэя Курцвейла и Питера Тиля, жертвующего на развитие Фонда SENS миллионы долларов.

    Здоровое долголетие vs. долгая жизнь


    Если научное сообщество больше интересует старение как биологический механизм, социально-ориентированные исследователи и стартапы смотрят на эту проблему с точки зрения максимально долгосрочного повышения качества жизни человека. Термин «продолжительность жизни» (lifespan) в их лексиконе постепенно заменяется понятием «продолжительность здоровой жизни» (health span). В такой парадигме целью становится максимальное удлинение именно активной и здоровой фазы жизни, когда человеку доступны все интересные ему занятия, и снижение негативных аспектов старости и преклонного возраста. Например, термин «healthspan» фигурирует в описании нового трека по биотехнологиям, запущенного YC Combinator в начале этого года:
    Y Combinator Bio
    «Я рад представить наш новый эксперимент по финансированию медико-биологических компаний на ранних этапах развития — YC Bio.

    Биология – достаточно обширная отрасль, и первой более узкой темой, на которой мы хотим сосредоточиться, станут продление здоровой жизни и возрастные заболевания. Мы считаем, что сейчас появляется отличная возможность помочь людям сохранять их здоровье гораздо дольше; возможно, это один из лучших путей выхода из кризиса в сфере здравоохранения.

    Некоторое время мы финансировали биологические компании, и за это время начали понимать, что работает, а что – нет. Мы постараемся разработать программу с опорой на этот опыт, и почти наверняка в процессе работы что-то еще поменяется.

    Для YC Bio мы запустим отдельный трек, как было в случае с YC AI, например. Но есть и несколько отличий – вместо стандартной сделки для YC компаний ($120 тысяч с долей участия 7%), мы будем предлагать компаниям любую сумму от $500 тысяч до $1 млн за долю в 10-20% соответственно. Мы также поможем компаниям найти лабораторию (через партнера), откроем доступ к широкому кругу экспертов и другим специальным предложениям.

    Мы подготовили отдельную форму заявки в нашей RFS-системе для всех биологических компаний, которые занимаются старением и продлением здоровой жизни.Но и все остальные био-стартапы мы, конечно же, с удовольствием приглашаем подать заявки на стандартную программу YC.» — Сэм Альтман, январь 2018

    (Спасибо MagisterLudi за перевод)

    Здесь может быть ваш проект


    Этой осенью, Philtech-акселератор запускает третий поток — для стартапов, которые предлагают масштабируемые технологические решения проблемы старения. Если у вас или ваших знакомых есть идеи или проект технологического решения социальных, экономических и культурных проблем, связанных со старением, самое время подать заявку: до 27 сентября времени осталось немного!

    Philtech Initiative

    192,21

    Общественное благо через цифровые технологии

    Поделиться публикацией
    Комментарии 21
      0
      Почему, президент какой-либо страны, развитой, конечно, не тратит достаточно сил и средств на изучение продолжение жизни? Всех волнуют ядерное оружие, этнические вопросы, борьба с оппозицией, полеты в космос… Очень много болезней не побеждены, мы не умеем лечить, на эффективном уровне, даже насморк. Президенты, в основном это немолодые люди, даже не среднего возраста. Почему конец жизни в 80-90 лет считают неминуемым, даже если у тебя в распоряжении тысячи ученых, новые технологии? А?
        0
        Это хороший вопрос! Общая цель по данному направлению уже даже видна — например, полная расшифровка эпигенома, которая потребует таких же скоординированных усилий (и совместного финансирования) нескольких стран, как с Human Genome Project. При этом есть вероятность, наверное, закончить проект существенно быстрее, учитывая какой прогресс в вычислительных мощностях, алгоритмах, и общем понимании произошёл. Но пока достаточного «крутящего момента» эта история ещё не развила
          0
          Почему, президент какой-либо страны, развитой, конечно, не тратит достаточно сил и средств на изучение продолжение жизни?

          Потому что этого не было в его предвыборных обещаниях, потому что полит технологи по данным опросов определили что электорат больше волнует:
          ядерное оружие, этнические вопросы, борьба с оппозицией, полеты в космос
            0
            Копните историю, был такой президент :)))
            0
            Возможно скажу ересь, но мне всё-таки кажется, что процесс старения сильно завязан на психику.
              0
              нет. Процесс старения — один из цепочки эволюционных алгоритмов. Он появился позже полового отбора и служит ещё большему ускорению сходимости эволюционного процесса. Но — до «любви» (название условное, хотя и не случайное), которая появилась ещё позже и компенсирует недостатки этого ускорения в виде попадания в локальные оптимумы.

              Кстати, ровно потому, что старение — не всеобщий процесс, а достаточно конкретный алгоритм (подавляющее большинство живых существ знать не знает, что такое старение) — он, очевидно, появился благодаря вполне конкретным мутациям (может быть, даже одной-единственной).
              Но нужно понимать, что отключение старения не означает счастья в вечной жизни. К примеру, рыбы не стареют — но умирают в процессе обычного возрастного роста, прежде всего — по закону куб-квадрата разные части организма перестают соответствовать друг другу.
                0
                Кстати, ровно потому, что старение — не всеобщий процесс, а достаточно конкретный алгоритм (подавляющее большинство живых существ знать не знает, что такое старение)


                Вообще, это очень дискуссионный вопрос, никакого консенсуса по этому вопросу пока и близко нет.
                  0
                  Что дискуссионно? Что у бактерий нет старения? Или что [по крайней некоторые] рыбы умирают не от старости? Или Вы вообще о другом?
                    0
                    Нет, я про то, что старение — это один конкретный алгоритм, который можно свести к какой-то определённой мутации. Пока здесь ясности нет, насколько я понимаю из текущего состояния эпигенетических исследований.
                      0
                      а с чего бы вдруг эпигенетические исследования стали определяющими всё и вся? Да, после периода неопределённости с материальным носителем наследственности было сделано открытие роли ДНК, и рассматривалась только она. Позже открыли очевидное: ДНК по сугубо информационным причинам не может быть единственным источником устройства конечного организма. Но это вовсе не означает того, что подразумевает Ваша фраза.

                      Что же касается старения, то тут скорее нужно определиться с самим этим термином. Если подразумевать под старением то, что организм или отдельная клетка в конце-концов умирает — один результат. Но такое значение бессмысленно и бесполезно. Правильнее говорить о старении как о возникновении отказов в работе структур и органов, не заданных внешней средой. Скажем, рыба умирает (сужая картину для простоты) от того, что растёт всю жизнь, размер при этом увеличивается в кубе к длине, а площадь жабр и сечения кровеносных сосудов — только в квадрате. Поэтому с возрастом и ростом рыба начинает задыхаться и умирает от недостатка кислорода. Но это не старость, все её органы работают нормально, не хуже, чем в молодости. Рыба умирает именно от того, что организм хорошо функционирует.
                      Организм же «снабжённый» старостью — стареет в любых, самых идеальных, условиях, перестаёт функционировать.

                      Ну, а дальше то, что я, в общем-то, уже писал: организмы со старостью есть только при наличии полового размножения и, соответственно, этот алгоритм мог возникнуть только после появления полового размножения.
                      Именно существование этого механизма у вполне конкретных эволюционных ветвей позволяет говорить, что это вполне конкретный же алгоритм, задаваемый вполне конкретно в наследственности генами или их сочетанием, плюс, конечно, какие-то эпигенетическими источниками. Но, в любом случае — границы существуют. «У этого класса/рода/вида есть старость, а у этого — нет». Просто мы пока не знаем этой конкретики полностью, но не вижу причин её отрицать, аргументов не вижу.

                      Дополню: не впадая в ламаркисткое «это было для того, чтобы», можно просто отметить логичное: старость устраняет из размножения особи с прежними генными наборами. Там, где старости нет, накопление изменений в геноме происходит медленно. Ведь в размножении постоянно участвуют особи из прежних поколений, причём, в силу как раз большего возраста и соответствующего размера и силы, их вклад в размножение оказывается больше, чем у молодых поколений.
                      При наличии же старости прежние поколения устраняются, геном популяции формируется только свежими, недавними, поколениями. Сходимость процесса отбора весьма значительно ускоряется.
                        0
                        Скажем, рыба умирает (сужая картину для простоты) от того, что растёт всю жизнь, размер при этом увеличивается в кубе к длине, а площадь жабр и сечения кровеносных сосудов — только в квадрате. Поэтому с возрастом и ростом рыба начинает задыхаться и умирает от недостатка кислорода. Но это не старость, все её органы работают нормально, не хуже, чем в молодости. Рыба умирает именно от того, что организм хорошо функционирует.
                        организмы со старостью есть только при наличии полового размножения и, соответственно, этот алгоритм мог возникнуть только после появления полового размножения.
                        Тут нет противоречия? Все же рыбы стареют, но из-за специфики метаболизма и среды обитания не так, как скажем, млекопитающие. Но механизм общий — накопление нарушений в организме, в основном из-за окислительного стресса связанного с метаболизмом, см. пример исследования здесь, там есть ссылка на ориг. статью. Специфика в том, что рыбы долго растут, а значит происходит обновление клеток, что компенсирует возникающие нарушения. Когда рост прекращается, то они гибнут от старости, как и млекопитающие. Есть виды, кот. как утверждается, не прекращают рост, к примеру щука, они умирают просто от голода, когда становятся большими. По этой ссылке есть книга в кот. имеется глава посвященная старению рыб. Интересный пример по лососевым. Те виды, что нерестятся в реках, после нереста гибнут в течении пары недель, а те что в океане, нерестятся многократно и гибнут от старости. Разница в том, что в случае нереста в реке запускается интенсивный обмен веществ, кот. необходим для преодоления преград к месту нереста, подъем, водопады, строй медведей), конкуренции за лучшее место для нереста, и тд. Те, что нерестятся в океане такого стресса не испытывают.
                        Вероятно процесс старение, и макс. под. жизни не задаются генами жестко, в отличии от программ роста организма и размножения. После того как эти программы выполнены, организм представляется сам себе, и гибнет от старости, кот. связана с накоплением нарушений в организме, и сопутствующих патологий.
                          0
                          Нет, тут нет никакого противоречия, просто надо учитывать особенности процесса эволюции.
                          Да, в сложном многоклеточном организме со временем накапливаются повреждения и сбои жизнедеятельности которые могут привести даже к его гибели.
                          Мутации же — могут способствовать ускоренному накоплению какого-то летального параметра… и вдруг такая мутировавшая короткоживущая особь оказывается быстрее эволюционирующей из-за более быстрой смены поколений и вытесняет долгоживущую популяцию…
                            0
                            скорость накопления и, если так выразиться, упорядочивания, мутаций — как ни странно, управляема. Пример — половое размножение. Если рассматривать старость в более конкретной (и узкой) формулировке — то это тоже выработанный алгоритм ускорения сходимости отбора. Любовь — опять же, выработанный алгоритм, но уже для предотвращения попадания в локальный оптимум при высокой скорости сходимости.
                            0
                            А точно ли то старение? Есть характерные, подобно тем, что есть у млекопитающих, признаки? Не те же самые, но надёжно не опосредованные внешними условиями? Скажем, седина, потеря мышечной массы, хрупкость костей, отказы внутренних органов, массовые воспалительные заболевания?
                            Возможно, конечно, что у рыб просто не занимались выявлением подобного. Классическое накопление поломок не очень работает как раз у рыб, как показывают многочисленные примеры, хотя бы, из недавнего, у полярных акул. Живут, пока куб-квадрат не задушит.
                            В этом смысле как раз смерть речных лососей гораздо больше похожа на старость. Хотя умирают-то и они от голода, если суметь их кормить, живут вполне. Опыты же над людьми показывают, что починка той или иной отказавшей системы не останавливает включившийся процесс старости.
                            Как и прочие механизмы, сходные процессы могут возникать независимо у самых разных видов/классов и выполнять в чём-то сходную, а в чём-то и различную роль. В этом смысле показательные лиственные растения. Что такое листопад, как не «локальная старость листьев»? Они могли бы просто оставаться зелёными (как у большинства хвойных) или отпадать, потому что замёрзли и испортились (что некоторые деревья и демонстрируют с простым засыханием листьев/игл). Ан нет — именно желтеют/краснеют и падают. И связано это именно с работой организма, механизмом, запущенным по времени (с учётом возможностей распознавания нужного времени). Если просто заморозить/засушить ветку — листья не желтеют и не краснеют.
                            Остаётся только сказать «вот так и бабочки», как в анекдоте :-)
                  0
                  Скорее тут устойчивая обратная связь. Как с депрессией: биохимия и психика взаимно помогают или наоборот подавляют друг-друга, в зависимости от того, с чьей стороны фактор влияния сильнее. Обожраться например сладкого и — временно кайфонешь, а под хорошее настроение и овощи — как конфетка.
                    0
                    Вы сказали ересь! :3
                    0
                    И кто это определил, что голый землекоп живёт в среднем до 30 лет? На сколько я знаю, такие эксперименты ещё не проводили, поэтому сомнительное утверждение.
                    0
                    В наши дни, эту теорию опровергает ряд экспериментальных наблюдений на птицах и мелких грызунах — выяснилось, что продолжительность жизни у родственных видов с одинаковым уровнем производства АФК отличается на порядки.
                    Эту теорию (свободнорадикальную, в современном виде, а не то, что была 30 лет назад) рано еще списывать, это скорее базовый уровень, остальные механизмы старения лишь надстройки над этим механизмом. Есть некоторые закономерности, кот. говорят о фундаментальных причинах старения, чтобы не дублировать коммент см. здесь. Подход SENS в плане борьбы с повреждениями наиболее реалистичный, хотя он не отменяет другие.
                      0
                      Старение — это не только психика, но она да, виляет!

                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                      Самое читаемое