Почему одни люди живут дольше других? Гены в последовательности нашей ДНК важны, помогая избегать болезней или поддерживать общее состояние здоровья, но различия в последовательности нашего генома сами по себе объясняют менее 30% естественной разницы в продолжительности жизни человека.
Изучение того, как старение влияет на молекулярном уровне, могло бы пролить свет на вариации продолжительности жизни, но получение данных со скоростью, масштабом и качеством, необходимыми для изучения этого на людях, невозможно. Вместо этого исследователи обращаются к червям (Caenorhabditis elegans). Биология людей во многом схожа с этими маленькими существами, которые также имеют большие естественные различия в продолжительности жизни.
Исследователи из Центра геномной регуляции (CRG) наблюдали за тысячами генетически идентичных червей, живущих в контролируемой среде. Даже когда рацион питания, температура и воздействие хищников и патогенов одинаковы для всех червей, многие особи продолжают жить дольше или короче среднего периода времени.
Исследование выявило первичный источник этой вариации в изменениях содержания мРНК в клетках зародышевой линии (тех, которые участвуют в размножении) и соматических клетках (клетках, формирующих организм). Баланс мРНК между двумя типами клеток со временем нарушается, или «разъединяется», в результате чего у одних особей старение протекает быстрее, чем у других. Результаты исследования опубликованы сегодня в журнале Cell.
Исследование также показало, что на величину и скорость процесса разделения влияет группа по меньшей мере из 40 различных генов. Эти гены играют множество различных ролей в организме, начиная от обмена веществ и заканчивая нейроэндокринной системой. Однако это исследование впервые показало, что все они взаимодействуют, заставляя одних особей жить дольше, чем других.
Отключение некоторых генов увеличило продолжительность жизни червя, в то время как отключение других сократило ее. Полученные результаты указывают на удивительную возможность: естественные различия, наблюдаемые у стареющих червей, могут отражать случайность в активности многих различных генов, создавая впечатление, что особи подверглись нокдауну многих различных генов.
Вопрос о том, доживет ли червь до 8-го или 20-го дня, зависит от кажущихся случайными различий в активности этих генов. Некоторым червям, похоже, просто повезло, поскольку у них в нужное время активируется правильный набор генов.»
Доктор Маттиас Эдер, первый автор статьи и научный сотрудник Центра геномной регуляции
Отключение трех генов – aexr-1, nlp-28 и mak-1 – оказало особенно сильное влияние на вариабельность продолжительности жизни, сократив диапазон примерно с 8 дней до всего лишь 4. Вместо того, чтобы равномерно продлить жизнь всех особей, удаление любого из этих генов резко увеличило продолжительность жизни червей из нижней части спектра, в то время как ожидаемая продолжительность жизни червей-долгожителей осталась более или менее неизменной.
Исследователи наблюдали такое же влияние на продолжительность здоровья, период жизни, проведенный здоровым, а не просто на то, как долго индивидуум физически жив. Исследователи измерили это, изучив, как долго черви сохраняют энергичные движения. Подавления всего лишь одного из генов было достаточно, чтобы непропорционально улучшить здоровое старение у червей с низким уровнем охвата здоровьем.
«Речь идет не о создании бессмертных червей, а скорее о том, чтобы сделать старение более справедливым процессом, чем оно есть в настоящее время, – более справедливой игрой для всех. В некотором смысле мы делаем то, что делают врачи, то есть берем червей, которые умерли бы раньше, чем их сверстники, и делаем их более здоровыми, помогая им жить ближе к их максимальной потенциальной продолжительности жизни. Но мы делаем это, воздействуя на основные биологические механизмы старения, а не просто леча больных людей. По сути, это делает популяцию более однородной и к тому же более долгоживущей «, — говорит доктор Ник Страуструп, старший автор исследования и руководитель группы в Центре геномной регуляции.
В исследовании не рассматривается, почему отключение генов, по-видимому, не оказывает негативного влияния на здоровье червя. «Несколько генов могут взаимодействовать, обеспечивая встроенную избыточность после определенного возраста. Также может быть, что гены не нужны особям, живущим в благоприятных, безопасных условиях, когда черви содержатся в лаборатории. В суровых условиях дикой природы эти гены могут быть более важны для выживания. Это лишь некоторые из работающих теорий «, — говорит доктор Эдер.
Исследователи сделали свои выводы, разработав метод, который измеряет молекулы РНК в различных клетках и тканях, объединив его с «Машиной продолжительности жизни», устройством, которое отслеживает всю жизнь тысяч нематод одновременно. Черви живут в чашке Петри, расположенной внутри машины, под пристальным наблюдением сканера. Устройство делает снимки нематод один раз в час, собирая множество данных об их поведении. Исследователи планируют построить аналогичную машину для изучения молекулярных причин старения у мышей, биология которых больше напоминает человеческую.
