Фото: nobelprize.org, singularityweblog.com
45-летняя Лиз Пэрриш, CEO калифорнийского биотехнологического стартапа BioViva, в сентябре села на самолет в США и приземлилась, как она сама пишет, «в одной из стран Латинской Америки» (где именно — не раскрывается). Здесь ей и сделали несколько уколов экспериментального препарата, назначение которого — генная терапия старения.
Ни один врач в США не мог бы сделать такие уколы легально. У американского двойника «Роспотребнадзора», FDA, есть железные правила на этот счет. Чтобы начать тестировать новое лекарство на людях, нужно соблюсти море формальностей и пройти долгий цикл предварительных исследований — in vitro (в пробирке) и in vivo (на животных). В мае этого года в Университете Тафтса сосчитали, что цикл вывода на рынок одного лекарства обходится фармкомпаниям в среднем в $2,6 млрд. Не те траты, которые может позволить себе стартап, — особенно если там уверены, что вот-вот спасут человечество.
О больших прорывах в науке принято сообщать статьей в академических журналах, где подробно описываются эксперимент и его обстоятельства. Для новой терапии или нового лекарства стандартной проверкой на эффективность считается процедура с громоздким названием «двойное слепое рандомизированное плацебо-контролируемое исследование». Вербуют десятки добровольцев (обычно это больные, остро нуждающиеся в лечении), которые подписываются на что-то вроде игры в рулетку. Одна из групп вместо лекарства получает плацебо, таблетку-пустышку. Никто — ни сами подопытные, ни врачи — не знает, кому из пациентов что досталось.
Liz Parrish
Лиз Пэрриш сделали несколько уколов экспериментального препарата, назначение которого — генная терапия старения
В этот раз все было не так. Вместо академического журнала Лиз Пэрриш объявила об эксперименте над собой (в качестве единственного подопытного) на Reddit.com — сайте, откуда по всему интернету расходятся и видео с чихающими пандами, и петиции, которые собирают сотни тысяч подписей. Здесь есть рубрика «Спросите меня о чем угодно», где на вопросы пользователей отвечают знаменитости (от президента США Барака Обамы до создателя интернета в его нынешнем виде Тима Бернерса-Ли) или просто люди с необычным опытом («У меня синестезия», «Я живу в Афганистане»).
Именно в формате вопросов-ответов на Reddit.com Пэрриш и сообщила немного подробностей. Главный инструмент в борьбе компании BioViva со старостью — фермент теломераза, за который в 2009 году присудили Нобелевскую премию по физиологии и медицине Элизабет Блэкбёрн, Кэрол Грейдер и Джеку Шостаку. Формулировка Нобелевского комитета старение не упоминала, но звучала все равно многообещающе: «За открытие того, как теломеры и фермент теломераза защищают хромосомы».
Защита от вечности
Хромосомы — это практически весь запас ДНК в клетках. А что такое теломеры? «Можно представить, что эта структура — как наконечник на палке. Защищает конец хромосомы от деградации. Когда наконечник снят, в геноме появляется нестабильность, и в конце концов это приводит к тому, что клетка гибнет», — объясняет Мария Зверева, старший научный сотрудник кафедры химии природных соединений МГУ. За свои исследования теломеров в том же 2009 году Зверева оказалась в списке из 10 российских лауреатов премии для женщин-ученых, которую совместно присуждают L'Oreal и ЮНЕСКО.
При каждом делении клетки у нас в организме ДНК копируется, но не полностью, объясняет Зверева. «Она укорачивается на некоторое количество повторов с конца. Получается, теломеры работают как часы. Как счетчик делений клетки». Принцип работы у этих часов, как у бикфордова шнура: когда он догорит до нужной точки, все заканчивается, клетка гибнет. В 1961 году американский биолог Леонард Хейфлик заметил, что подавляющее большинство человеческих клеток, которые он наблюдал в чашке Петри, на 50-м делении гибнут. Это называют пределом Хейфлика — и это убедительный ответ на вопрос, почему люди не могут жить вечно.
В 2008 году команда из Гарвардского (США) и Пхоханского (Южная Корея) университетов вывела из предела Хейфлика «непробиваемый» лимит для человеческого долголетия — 126 лет. Свои теоретические выводы они подкрепляют наблюдением: хотя средняя продолжительность жизни за последние два века выросла чуть ли не втрое, долгожители не ставят новых рекордов: средний японец умирает в 84 года, перепись 2010 года выявила 53 364 американца старше ста лет, но по-прежнему не известно ни одного случая, когда человек дожил бы до 130.
Можно ли обойти предел Хейфлика? Можно — при помощи специального фермента, который удлиняет концы ДНК. Его называют теломераза. «Это такой комплекс из РНК и белка, он синтезирует повторы на концах хромосом. То есть заводит наши часы в клетке», — говорит Зверева.
Проблема с теломеразой в том, что она занимается ремонтом ДНК не во всех клетках многоклеточного организма, а только в тех, которые активно делятся. «Эпителиальные клетки, они часто обновляются. Стволовые клетки — то, что у нас способствует обновлению тканей», — перечисляет Мария.
А еще, разумеется, раковые клетки: «У 90% из них происходит активация теломеразы». Первая культура «бессмертных» человеческих клеток, которую ученые сумели вырастить в чашке Петри и неограниченно размножать, была клетками опухоли чернокожей американки по имени Генриэтта Лакс, умершей в 1951 году от рака шейки матки. Ей был 31 год, а сейчас исполнилось бы 95. Не факт, что она дожила бы до 2015-го даже при отменном здоровье, однако клетки HeLa (их назвали так по первым буквам имени и фамилии) продолжают делиться в лабораториях по всему миру и даже летают в космос. Такая живучесть очень пригодилась бы здоровым клеткам организма.
Первооткрыватели теломеразы — нобелевские лауреаты в области медицины Кэрол Грейдер, Элизабет Блэкбёрн и Джек Шостак (слева направо), Стокгольм, декабрь 2009 года. Фото: Janerik Henriksson / REUTERS
Грызуны на склоне дней
Шансы умереть от старости у животного в дикой природе невелики: раньше съедят. Но они еще меньше, если это животное — лабораторная мышь. Мария Бласко из испанского Национального центра раковых исследований, которая руководит группой по изучению теломеров и теломеразы, своим мышам такой шанс дала.
В 2012 году она опубликовала результаты эксперимента, который как раз и вдохновил Лиз Пэрриш, о которой шла речь в самом начале этой статьи, ставить опыты на себе. Бласко с помощью теломеразы пыталась замедлить старение у мышей в возрасте одного и двух лет — и потом дожидалась, пока эти мыши умрут естественной смертью.
Самым сложным в эксперименте было направить теломеразу по адресу. Теломераза — не аспирин и не антибиотик, который можно скормить животному в таблетках или вколоть под кожу. ДНК, которая требует удлинения теломер, есть в каждой клетке организма. А как доставить фермент, довольно громоздкий и неповоротливый (по меркам мира молекул), в каждую клетку?
Ответ: синтезировать на месте — по рецепту, записанному в специально приготовленной ДНК. Этот метод называют генной терапией. Во-первых, ДНК куда компактнее и мобильнее, чем белки, которые она кодирует. Во-вторых, доставлять ее можно с помощью вируса, у которого есть свои отлаженные механизмы проникновения в клетку. Кроме того, вирус отлично размножается и доставляет ДНК по все новым и новым адресам.
Бласко решила вместо полного рецепта взять частичный — ген TERT, который кодирует только одну из двух главных запчастей теломеразы, каталитическую субъединицу. А про вторую запчасть, РНК-субъединицу, забыть.
В качестве транспортного средства для гена использовали AAV, аденоассоциированный вирус. В отличие от своего родственника аденовируса, который вызывает простуду, сам по себе AAV практически безвреден — что для людей, что для мышей.
Теломеры и рак — опасно близкие темы. У мышей, которые получали теломеразу, не наблюдали скачка заболеваемости раком, но человеку это еще ничего не гарантирует. Среди возможных рисков — не только рак, но и какие-нибудь неочевидные сбои метаболизма
Первая группа мышей вместо теломеразы получила таким способом зеленый флуоресцентный протеин GFP. Эта молекула (первооткрывателям которой, кстати, тоже присудили Нобелевскую премию — на год раньше, чем премию за теломеразу) умеет светиться и так сигнализировать о том, до каких клеток она добралась. Бласко убедилась, что аденоассоциированный вирус распределяет свой полезный груз более-менее равномерно по всему организму.
Теперь можно было не сомневаться, что «лекарство от старения» тоже рассредоточится правильно. И действительно продолжительность жизни у мышей, констатировала Бласко, выросла на 24%, если они получали препарат молодыми, и на 13% у старых (два года — это по мышиным меркам уже старость).
Почему люди не мыши
Почему это еще не гарантирует, что теломераза будет удлинять жизнь людям? «Потому что люди — не мыши», — категорически заявляет Мария Зверева. Хотя лабораторная мышь и считается моделью человеческого организма, довольно много кандидатов-лекарств, которые срабатывают на мышах, не доходят до масштабных испытаний на людях.
Приматы, от макак-резусов до шимпанзе, — более близкие к нам животные, чем мыши. Но даже если забыть про запрет на опыты над «большими обезьянами», который действует в Великобритании, Германии, Голландии и других странах мира, исследовать на них препараты против старения сложно. Если мыши стареют к двум годам, то шимпанзе живут в неволе по 30–40, а иногда и по 60 лет. Эксперимент займет слишком много времени.
«Это необоснованно ранний на данный момент эксперимент», — утверждает Зверева. Теломеры и рак — опасно близкие темы. У мышей, которые получали теломеразу, не наблюдали скачка заболеваемости раком, но человеку это еще ничего не гарантирует. Среди возможных рисков — не только рак, но и какие-нибудь неочевидные сбои метаболизма: «У теломеразы есть и дополнительные функции, связанные, например, с дыханием в клетке. Которые еще до конца не изучены».
Значит ли это, что непроверенным лечением от старости — поскольку у нее слишком уж соблазнительные перспективы — вот-вот воспользуются (в подпольном режиме, в клиниках третьего мира) миллионы людей, которые рискуют в скором времени умереть от рака? Вряд ли, потому что сейчас, по словам самой Лиз Пэрриш, это «запретительно дорого»: речь идет, похоже, даже не о сотнях тысяч долларов. Компания BioViva работает над тем, чтобы сделать генную терапию старения в разы дешевле — и может быть, одновременно с этим придумают, как вернуть идею «лечения старости теломерами» в поле серьезной академической науки.