3D принтеры и черви: как человечество победит старение

Чоловік Копірайт зображення Getty Images

Ученые во всем мире уже много лет пытаются преодолеть тяжелую болезнь - старение. Возможно, в этом нам помогут 3D-принтеры и черви.

Когда солнечным техасским утром молекулярный биолог Мэн Ван спешила в свою лабораторию, она и представить не могла, что ее там ждет.

Десятки тысяч червей извивались в коробках. Взглянув на них, ученый вдруг поняла: то, что она видит перед собой, может вылечить тяжелейшее заболевание человечества - старение.

Болезни, связанные со старением, такие как, к примеру рак, ревматизм, болезнь Альцгеймера, ежедневно во всем мире убивают 100 тысяч человек. Но все больше ученых убеждены, что этого можно избежать.

Зубы - признак долголетия

Что на самом деле означает старение? Если увеличить изображение человека до молекулярного уровня, можно увидеть небольшие дефекты в клетках, тканях и органах, которые постепенно увеличиваются.

В результате весь организм начинает страдать от накопления поврежденных клеток.

"В тот момент, когда организм больше не способен восстанавливаться, начинается старение", - объясняет датский врач Кааре Кристенсен.

Кристенсен проработал врачом много лет, пока однажды не понял, что хочет не лечить уже больных людей, а остановить появление болезней. С тех пор он возглавляет Датский центр по исследованию старения.

Он отмечает, что ситуация в целом улучшилась. В середине 1800-х годов ожидаемая продолжительность жизни составляла около 40 лет в большинстве стран мира. Сегодня жители некоторых стран Северной Европы доживают до 80 лет, а остальная часть планеты их доганяет.

Мужчина занимается спортом Копірайт зображення Getty Images
Image caption Сегодня все больше ученых уверены в том, что мы можем преодолеть болезни, связанные со старением

Это прежде всего объясняется снижением детской смертности, а не увеличением продолжительности жизни человека. Однако есть и другая положительная тенденция.

"Сегодня люди доживают до преклонных лет в лучшем состоянии, чем раньше, - объясняет Кристенсен. - И одним из свидетельств этого является лучшее состояние зубов. Зубы у пожилых людей становятся лучше с каждым десятилетием.

Зубы - это своего рода показатель общего состояния здоровья человека, отмечает специалист. Ведь их состояние напрямую влияет на правильное питание и получение необходимых питательных элементов.

Зубы также могут указывать на состояние здоровья тех или иных органов нашего тела.

По словам Кристенсена, сегодня зубы многих пожилых людей находятся в отличном состоянии, так же как и уровень интеллекта, что исследователь связывает с улучшением качества жизни во всем мире.

"Все вместе: лучшие условия жизни, лучшее образование ... и работа, которой вы занимались", - добавляет он.

Но как долго такое улучшение сможет продолжаться?

До сих пор не побитый мировой рекорд продолжительности жизни принадлежит француженке Жанне Луизе Кальман - 122 года. Интересно то, что она умерла в 1997 году - более 20 лет назад. С тех пор многое изменилось.

Органы на 3D-принтере

Биофизик Тухин Боумик родился в семье медиков в индийском городе Бангалор. Он вспоминает, как его отец и дяди обсуждали за обеденным столом состояние своих пациентов.

Каждый раз, когда он спрашивал, почему они не смогли предотвратить смерть, отец отвечал, что они сделали все, что могли. То есть медицина имела свои ограничения.

Пара Копірайт зображення Getty Images
Image caption Сегодня до старшего возраста доживают здоровые люди. Одним из доказательств этого является лучшее состояние их зубов

"И тогда я сказал: "Я не хочу быть врачом, я стану тем, кто изменит медицину", - вспоминает Боумик.

Исследователь отмечает, что смерть от старости часто связана с нарушением функций жизненно важных органов, таких как сердце, легкие или печень.

Если пациент получит жизнеспособный орган от донора, медики могли бы дарить людям второй шанс на жизнь.

Впрочем, все не так просто.

Людей, которым нужна пересадка органов, больше, чем доноров. Пациенты пожилого возраста во всем мире стоят в длинных очередях, чтобы получить новые почки или сердце. Но донорских органов катастрофически не хватает, и пациенты, нуждающиеся в них, не дождавшись второй жизни - умирают.

Тогда Боумик задумался об искусственном создании органов. Он увлекся идеей научиться печатать живые органы, которые не будут отторгнуты организмом. пациента.

"Скажем, нужна печень. С помощью компьютерной томографии или МРТ можно определить точный размер и форму органа", - объясняет свою идею исследователь.

А потом напечатать его, используя не чернила, а белки и клетки, причем собственные клетки пациента. Таким образом, риск отторжения органа снижается.

Боумик и его команда уже создали первую в Индии искусственную ткань печени человека. Следующий шаг - увеличить ее до размеров миниатюрной копии человеческого органа.

Женщины Копірайт зображення Getty Images
Image caption Ученые уверены: нынешнее поколение детей будет жить более 100 лет

По мнению ученого, это удастся сделать через пять лет. Это будет портативное наружное устройство, которое пациенты смогут носить с собой.

А через восемь-десять лет ученый надеется достичь главной цели - создать полностью жизнеспособную печень, которую можно трансплантировать в организм человека.

Но если у человека прекращает функционировать какой-то орган, значит ли это, что его естественный цикл жизни просто подходит к концу? А если сердце и легкие также выходят из строя?

Боумик считает, что каждый случай индивидуален.

"Если заменить пациенту орган, который был основной причиной смерти, человек мог бы прожить еще 20 лет. У него, к примеру, могла отказать печень, но мозг и сердце работают", - отмечает ученый.

Так какой может быть наша продолжительность жизни? Учитывая такие инновации, люди, которые родились в 1981 году и позже, имеют все шансы дожить до 135 лет, считает ученый.

Опыт червей

Бабушка Мэн Ван умерла, когда ей исполнилось 100 лет. Она была здоровой и активной до самого конца. Наблюдая, как она стареет, Ван начали задумываться о природе этого процесса.

Теперь Ван - профессор молекулярной генетики в медицинском колледже Бэйлора в США. Исследовательница проводит эксперименты в одной из самых интересных новых отраслей медицины - микробиомы человека.

"Это крошечные микроорганизмы, которые обитают почти повсеместно, - от пищеварительного тракта до кожи, - говорит она. - Значит, они везде".

Они не видны невооруженным глазом, но наш микробиом повсюду - и внутри, и снаружи нашего тела. Он состоит преимущественно из бактерий, но также содержит грибы, вирусы и другие микробы.

В прошлом ученые не уделяли ему особого внимания. Но теперь мы знаем, что микробиом имеет огромное влияние на нас и наш организм.

Мужчина Копірайт зображення Getty Images
Image caption Возможно, ключ к предотвращению старения лежит в человеческом микробиоме?

Последние исследования показывают, что наш микробиом выполняет функцию не менее важную, чем любой другой орган. Он может влиять даже на наше поведение, а также реакции организма на лекарства.

Ванг решила узнать, может ли микробиом влиять на старение организма. Чтобы проверить эту гипотезу, она взялась исследовать определенный вид червя, который живет всего две-три недели - достаточный срок для проведения "эксперимента на протяжении развития жизненного цикла".

Будет ли червь жить дольше, если изменить его микробиом, задалась вопросом ученый.

Ван выбрала один вид бактерий, который живет в кишечнике червя, отредактировала его гены и накормила две группы червей бактериями с измененным геномом.

Через три недели - срок, когда животные должны были умереть, - она проверила их состояние.

"Я была так взволнована, поскольку обнаружила, что несколько червей не умерли", - вспоминает она.

Мужчина занимается спортом Копірайт зображення Getty Images
Image caption Некоторые исследования показывают, что корректировка структуры микробиома может продлить жизнь

У обычных червей в этот период происходит снижение физической активности, но существа с новым микробиомом не только энергично двигались, но и были менее подвержены заболеваниям.

Сейчас Ван продолжает проводить подобные эксперименты на мышах. Возможно, когда-нибудь врачи смогут назначить нам таблетки с таким же эффектом. Но на какое время этого хватит?

"Некоторые из моих коллег считают, что люди могут жить 200, 300 лет, - говорит ученый. - Но, по моему мнению, и 100 лет - отличный результат".

Срок годности

Когда наш организм стареет, в нем происходит нечто странное. Когда клетки стареют, они делятся, заменяя таким образом погибшие или износившиеся. Однако этот процесс не идеален. Чем чаще клетка делится, тем быстрее она стареет.

Жизненный цикл таких клеток подходит к концу, но вместо того, чтобы умереть, они продолжают жизнедеятельность, передавая информацию другим клеткам, нанося тем самым вред организму.

"Такие клетки как будто говорят: "Мы старые, но мы находимся в организме примерно столько же времени, сколько и вы, ребята, так вы тоже, наверное, уже староваты", - отмечает Лорна Хэррис, профессор молекулярной генетики из Английского университета в Эксетере.

Так называемые клетки-зомби могут влиять на соседние здоровые клетки и распространять заражение по всему телу. Количество таких клеток с годами увеличивается.

Но Хэррис, кажется, изобрела способ борьбы с такими клетками. Некоторое время назад исследовательница провела эксперимент, она нанесла химическое вещество на старые клетки кожи.

Женщина Копірайт зображення Getty Images
Image caption С возрастом клетки начинают накапливать бесполезные или токсичные протеины - некоторые из них приводят к болезням Альцгеймера или Паркинсона, а также к образованию катаракты

Чтобы проверить возраст клеток, исследователи в ходе эксперимента применили краситель, который обозначал синим цветом стареющие клетки.

"Я ожидала, что изношенные клетки останутся синими, - рассказывает Хэррис. - Но после введения вещества, они стали больше напоминать молодые клетки".

Эксперимент повторили примерно девять раз, вспоминает Хэррис.

Клетки не только прекратили стареть, но и начали омолаживаться. Впервые в истории науки старение клеток человека удалось остановить.

Кое-кто решил, что секрет долголетия наконец найден. Хэррис начала получать телефонные звонки от инвесторов и ученых со всего мира.

Но ученый не склонна верить в вечную жизнь. Человеческий организм имеет естественный срок службы. Впрочем, ее открытие может проложить путь к созданию нового поколения лекарств для лечения деменции и сердечно-сосудистых заболеваний.

Мужчина Копірайт зображення Getty Images
Image caption В ходе недавнего эксперимента ученые смогли остановить старение клеток человека

Однако вернемся к вопросу: сколько может прожить человек?

Возможно, однажды мы сможем менять поврежденные органы, принимать добавки, которые омолодят наш микробиом, и будут останавливать старение клеток.

Сколько лет мы сможем прожить в таком случае? Если верить Тухину Боумику, продолжительность жизни миллениалов может достичь 135 лет.

И то ли еще будет.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке вы можете на сайте BBC Future.

Следите за нашими новостями в Twitter и Telegram

...

Новости по теме