Старіння людського організму може бути не таким незворотним процесом, як вважалося раніше. Група вчених розробила спеціальний фермент, який здатний очищати тканини від так званих AGE-продуктів — сполук, що накопичуються з віком і поступово руйнують структуру клітин.
Дослідники називають ці речовини своєрідною «біологічною іржею», адже вони осідають на білках тканин, роблять їх менш еластичними та прискорюють процес старіння.
Результати нового дослідження були опубліковані у науковому журналі Nature Communications. Про роботу вчених також повідомило видання The New York Times.
За словами авторів дослідження, створений фермент отримав назву CMLase. У лабораторних умовах він зміг видалити значну частину шкідливих вікових накопичень із людських тканин і повернути деякі показники до рівня, характерного для молодшого віку.
Що таке AGE-продукти і чому вони прискорюють старіння
Однією з головних причин вікових змін у тілі людини є накопичення AGE-продуктів. Вони утворюються внаслідок процесу, який називається глікацією.
Під час глікації молекули цукру в крові взаємодіють із білками та жирами. У результаті виникають нові хімічні сполуки, які поступово змінюють структуру тканин.
Особливо сильно цей процес впливає на колаген та еластин — білки, які відповідають за міцність і пружність шкіри.
Коли AGE-продукти накопичуються, колагенові волокна стають жорсткими, менш рухливими та втрачають здатність виконувати свої функції. Саме це призводить до появи зморшок, втрати еластичності шкіри та інших ознак старіння.
Однак проблема не обмежується лише зовнішністю.
AGE-продукти також можуть викликати хронічне запалення в організмі, що пов’язують із розвитком низки захворювань, зокрема:
серцево-судинних хвороб;
проблем із зором;
порушень роботи нирок;
діабету.
«Вони осідають на білках тканин, наче іржа», — пояснив біохімік Джон Бейнс із Медичної школи Флойда при Університеті Південної Кароліни.
Саме ця особливість AGE-продуктів стала головною мішенню для нового підходу вчених.
Новий підхід: не зупиняти старіння, а прибирати його наслідки
До цього більшість досліджень у сфері боротьби зі старінням були спрямовані на уповільнення процесів, які призводять до пошкодження клітин.
Науковці намагалися впливати на механізми поділу клітин, роботу генів або процеси відновлення організму.
Проте структура тканин залишалася менш дослідженою сферою. Вчені припустили, що якщо після смерті людські тканини природним шляхом розкладаються, то в природі має існувати механізм, здатний руйнувати навіть такі міцні сполуки, як AGE-продукти.
Щоб знайти цей механізм, дослідники звернули увагу на ферменти мікроорганізмів.
Саме мікроби протягом мільйонів років навчилися розкладати складні органічні структури. Тому вчені вирішили дослідити їхній генетичний матеріал у пошуках потенційного «інструменту очищення» людських тканин.
Штучний інтелект допоміг знайти потрібний фермент
Для пошуку відповідного ферменту команда використала сучасні технології штучного інтелекту.
За допомогою спеціального програмного забезпечення вчені проаналізували ДНК-послідовності понад 50 тисяч мікроорганізмів.
Алгоритми дозволили змоделювати структури тисяч ферментів і визначити, які з них можуть бути здатними впливати на AGE-продукти.
Після кількох етапів відбору дослідники знайшли найбільш перспективний варіант.
Потім за допомогою молекулярної інженерії вони вдосконалили його властивості. Після серії змін фермент став ефективніше виконувати свою головну функцію — видаляти AGE-продукти зі зразків людських тканин.
Так з’явився CMLase.
Експеримент зі шкірою 70-річної людини здивував учених
Одним із найцікавіших етапів дослідження став експеримент із людською шкірою.
За словами провідного автора роботи Аарона Крейвенса, вченим вдалося взяти зразок шкіри 70-річної людини та знизити рівень AGE-продуктів до показників, які зазвичай характерні для 30-річного віку.
«У вражаючому експерименті ми взяли шкіру 70-річної людини й відновили показники AGE-продуктів до рівня, властивого 30-річному віку. Це лише перший крок у великому напрямку, адже старіння — це надзвичайно складний процес», — зазначив Крейвенс.
Він додав, що вперше в історії дослідникам вдалося на структурному рівні довести: частину вікових змін у тканинах потенційно можна повернути назад.
Це відкриття не означає повного «скасування старіння», адже процес залежить від багатьох факторів — генетики, способу життя, роботи імунної системи та стану органів.
Однак воно показує, що окремі механізми старіння можуть бути контрольованими.
У майбутньому фермент можуть використовувати проти хвороб
Наразі дослідники планують перейти до наступних етапів випробувань.
Одним із перших напрямків може стати лікування захворювань очей, які пов’язані з накопиченням AGE-продуктів у сітківці та кришталику.
Вчені припускають, що CMLase можна буде вводити періодично або навіть одноразово, щоб прибирати шкідливі відкладення та зменшувати запальні процеси.
У перспективі застосування ферменту може бути значно ширшим.
Серед можливих напрямків:
відновлення еластичності шкіри;
покращення роботи нирок;
підтримка серцево-судинної системи;
боротьба з віковими змінами тканин.
Однак перед цим препарат має пройти всі необхідні клінічні випробування, щоб підтвердити безпечність і ефективність для людей.
Новий етап у боротьбі зі старінням
Відкриття CMLase може стати одним із найцікавіших напрямків сучасної біомедицини. Якщо подальші дослідження підтвердять результати лабораторних експериментів, людство отримає принципово новий спосіб боротьби з віковими змінами.
Замість спроб лише сповільнити старіння вчені можуть навчитися очищати організм від накопичених пошкоджень.
Це не означає, що люди зможуть стати безсмертними або повністю повернути молодість. Але нова технологія відкриває можливість продовжити активне життя та краще зберігати функції організму у старшому віці.
Раніше інші дослідження також показували, що певні зміни способу життя та прийом окремих добавок можуть впливати на швидкість старіння. Однак фермент CMLase став першим підходом, який безпосередньо спрямований на видалення одного з ключових накопичених факторів старіння.
