Старение человеческого организма может оказаться не таким необратимым процессом, как считалось ранее. Группа ученых разработала специальный фермент, который способен очищать ткани от так называемых AGE-продуктов — соединений, которые накапливаются с возрастом и постепенно разрушают структуру клеток.
Исследователи называют эти вещества своеобразной «биологической ржавчиной», поскольку они оседают на белках тканей, делают их менее эластичными и ускоряют процессы старения.
Результаты нового исследования были опубликованы в научном журнале Nature Communications. О работе ученых также сообщило издание The New York Times.
По словам авторов исследования, созданный фермент получил название CMLase. В лабораторных условиях он смог удалить значительную часть вредных возрастных накоплений из образцов человеческих тканей и вернуть некоторые показатели к уровню, характерному для более молодого возраста.
Что такое AGE-продукты и почему они ускоряют старение
Одной из главных причин возрастных изменений в организме является накопление AGE-продуктов. Они образуются в результате процесса, который называется гликацией.
Во время гликации молекулы сахара в крови взаимодействуют с белками и жирами. В результате появляются новые химические соединения, которые постепенно изменяют структуру тканей.
Особенно сильно этот процесс влияет на коллаген и эластин — белки, отвечающие за прочность и упругость кожи.
Когда AGE-продукты накапливаются, волокна коллагена становятся жесткими, менее подвижными и теряют способность выполнять свои функции. Именно это приводит к появлению морщин, снижению эластичности кожи и другим признакам старения.
Однако проблема касается не только внешнего вида.
AGE-продукты также могут вызывать хроническое воспаление в организме, которое связывают с развитием различных заболеваний, среди которых:
сердечно-сосудистые болезни;
нарушения зрения;
проблемы с работой почек;
сахарный диабет.
«Они оседают на белках тканей, словно ржавчина», — объяснил биохимик Джон Бейнс из Медицинской школы Флойда при Университете Южной Каролины.
Именно эта особенность AGE-продуктов стала главной целью нового научного подхода.
Новый подход: не просто замедлить старение, а убрать его последствия
До этого большинство исследований в области борьбы со старением были направлены на замедление процессов, которые приводят к повреждению клеток.
Ученые пытались воздействовать на механизмы деления клеток, работу генов или процессы восстановления организма.
Однако структура тканей долгое время оставалась менее изученной областью.
Исследователи предположили: если после смерти человеческие ткани естественным образом разрушаются, значит, в природе должен существовать механизм, способный расщеплять даже такие устойчивые соединения, как AGE-продукты.
Чтобы найти этот механизм, ученые обратили внимание на ферменты микроорганизмов.
Именно бактерии и другие микробы на протяжении миллионов лет научились разрушать сложные органические структуры. Поэтому исследователи решили изучить их генетический материал в поисках потенциального инструмента для очистки человеческих тканей.
Искусственный интеллект помог найти нужный фермент
Для поиска подходящего фермента команда использовала современные технологии искусственного интеллекта.
С помощью специального программного обеспечения ученые проанализировали ДНК-последовательности более 50 тысяч микроорганизмов.
Алгоритмы позволили смоделировать структуры тысяч ферментов и определить, какие из них потенциально способны воздействовать на AGE-продукты.
После нескольких этапов отбора исследователи нашли наиболее перспективный вариант.
Затем с помощью молекулярной инженерии они улучшили его свойства. После серии изменений фермент стал эффективнее выполнять главную задачу — удалять AGE-продукты из образцов человеческих тканей.
Так появился CMLase.
Эксперимент с кожей 70-летнего человека удивил ученых
Одним из самых интересных этапов исследования стал эксперимент с человеческой кожей.
По словам ведущего автора работы Аарона Крейвенса, ученым удалось взять образец кожи 70-летнего человека и снизить уровень AGE-продуктов до показателей, которые обычно характерны для 30-летнего возраста.
«В впечатляющем эксперименте мы взяли кожу 70-летнего человека и восстановили показатели AGE-продуктов до уровня, свойственного 30-летнему возрасту. Это только первый шаг в большом направлении, поскольку старение — чрезвычайно сложный процесс», — отметил Крейвенс.
Он добавил, что впервые в истории исследователям удалось на структурном уровне доказать: некоторые возрастные изменения в тканях потенциально можно обратить вспять.
Это открытие не означает полного «отмены старения», поскольку данный процесс зависит от множества факторов — генетики, образа жизни, работы иммунной системы и состояния внутренних органов.
Однако оно показывает, что отдельные механизмы старения могут быть управляемыми.
В будущем фермент могут использовать против возрастных заболеваний
Сейчас исследователи планируют перейти к следующим этапам испытаний.
Одним из первых направлений может стать лечение заболеваний глаз, связанных с накоплением AGE-продуктов в сетчатке и хрусталике.
Ученые предполагают, что CMLase можно будет вводить периодически или даже однократно, чтобы удалять вредные отложения и снижать воспалительные процессы.
В перспективе применение фермента может оказаться значительно шире.
Среди возможных направлений:
восстановление эластичности кожи;
улучшение работы почек;
поддержка сердечно-сосудистой системы;
борьба с возрастными изменениями тканей.
Однако перед этим препарат должен пройти все необходимые клинические испытания, чтобы подтвердить безопасность и эффективность для людей.
Новый этап в борьбе со старением
Открытие CMLase может стать одним из самых перспективных направлений современной биомедицины. Если дальнейшие исследования подтвердят результаты лабораторных экспериментов, человечество получит принципиально новый способ борьбы с возрастными изменениями.
Вместо попыток лишь замедлить старение ученые могут научиться очищать организм от накопившихся повреждений.
Это не означает, что люди смогут стать бессмертными или полностью вернуть молодость. Однако новая технология открывает возможность продлить активную жизнь и лучше сохранять функции организма в пожилом возрасте.
Ранее другие исследования также показывали, что определенные изменения образа жизни и прием некоторых добавок могут влиять на скорость старения.
Но фермент CMLase стал одним из первых подходов, который напрямую направлен на устранение одного из ключевых накопленных факторов старения.
