Почему организм умирает, почему нам отведен определенный срок жизни, после которого организм начинает стареть. Как остановить старение, как оставаться вечно молодым...Вопросы, ответы на которые могут принести и Нобелевку, и всемирную славу тому, кто сможет найти бессмертие. В гостях у «ЭкоГрада» оказался именно такой человек, который может дать ключ к решению проблемы бессмертия.
Алексей Матвеевич Оловников — российский биолог-теоретик, специалист в области биологии старения, теоретической молекулярной и клеточной биологии, ведущий научный сотрудник Института биохимической физики РАН, кандидат биологических наук, лауреат Демидовской премии РАН за 2009 год
Встречу с известным ученым провел в редакции журнала главный редактор журнала «ЭкоГрад» Игорь Панарин:
- У нас в гостях Алексей Матвеевич Оловников. Это очень важная тема, она сегодня звучит социально, она сегодня звучит научно, она сегодня звучит, что важно для нас, это научно-популяризационно. То есть мы говорим о популяризации науки, мы поговорим о популяризации научной жизни. Прошу Вас.
Алексей Оловников:
- Вот мы действительно сегодня с вами разговариваем о старении. Сейчас наступило такое время, когда очень многие лаборатории в мире, и у нас заинтересовались старением пробле
мой, которая раньше была маргинальной, а маргинальной она была потому что, грубо говоря, руки были коротки, не могли дотянуться до понимания процессов старения и до возможностей контроля над ним.
Конечно в отношении истинного контроля над старением, то у нас и сейчас руки коротки, это я хочу со всей определенностью сказать, хотя мы бежим в этом направлении. Но я не предлагаю таблетку от старости, вот сразу я хочу сказать. Еще раз, я не предлагаю таблетку от старости. Я предлагаю новую теорию старения, это вторая уже будет теория старения, а к первой я вернусь.
Соотношение работоспособного населения в высокоразвитых странах, в Америке, а скоро и у нас, поскольку мы движемся в этом же направлении, количество работоспособного населения и не трудоспособного постепенно все больше сравнивается. Статистики говорят, что через 30 лет это будет ровно, сколько тех, столько других. Это означает, что люди, которые трудятся должны будут все свои усилия затрачивать только на то, чтобы существовали не трудоспособные.
Если мы не будем помогать не трудоспособным, тогда разрушится вся наша цивилизация. Это некоторые народы, как известно из Джека Лондона и некоторых других, оставляли стариков, чтобы их там дикие звери съели. Мы не можем идти по этому пути, мы перестанем себя уважать, мы перестанем быть... А, это вот. Поэтому нужно, так говорят статистики, занимающиеся демографией и старением, нужно хотим мы этого или не хотим, может быть кто-то не хочет, мы должны решить проблему старения.
Иногда я, забегая в сторону, могу сказать, что некоторые говорят: «Ну, человек устанет, там то, се, от слишком своего большого возраста». Возраст, когда будет решена проблема старения, не будет чувствоваться, вы и в очень продвинутом по сегодняшним понятиям возрасте будете себя чувствовать, как вы себя чувствовали в 30 лет.
Что для этого нужно сделать. Для этого нужно понять, что заставляет клетки, из которых мы состоим, организм наш, что заставляет стареть. На эту тему высказано довольно много разных теорий. И если вы посмотрите в литературе, обычное такое слово около трехсот теорий. Это трудно их все посчитать, многие из них забыты. Но такой вброс сделал Жорес Медведев, ныне обретающийся в городе Лондоне.
И вот он так подсчитал, ну, он такой историк науки... Но реальных, сегодняшнего дня теорий современных в действительности очень немного. Основные, если вы остановите на улице геронтолога, он вам назовет сразу пару теорий. Первая из них это свободно-радикальная теория старения, которую выдвинул американский химик, радиохимик, который убедился в том, что если возникает в материале большое количество свободных радикалов, они могут его разрушать и, следовательно, от них он понимал вред. Но если вред для неживой материи, то для живой то же самое и поэтому он выдвинул идею, что на самом деле свободные радикалы есть первопричина старения.
Звали этого радиохимика Харман. Он работал и прожил долгую жизнь в Америке. Недавно относительно, совсем недавно его не стало.
Во многом эта теория подтверждалась тем, что свободные радикалы, во-первых, действительно существуют в клетках, их обнаруживают. Это в том числе их обнаруживали в нашем институте, вот в институте, в котором я работаю, институт биохимической физики Российской Академии Наук.
Но являются ли они, свободные радикалы, действительно первопричиной старения, это вопрос. Очень сильно они вырабатываются в энергетической фабрике клетки, митохондриях. Вы все, наверное, слышали слово митохондрия. Это очень важная такая органелла в клетке. Ну вот если клетка, в ней ядро, а в ядре хромосомы, а вокруг ядра цитоплазма, ну, или протоплазма, и в ней разные тоже важные структуры, рибосомы, наверняка слышали. Рибосомы делают белки, на них делаются белки. А митохондрии вырабатывают АТФ, это энергетическая валюта клетки, без этой энергии мы просто сразу же все у нас останавливается.
Но для того, чтобы выработать эту валюту, как оказалось, митохондрии вынуждены вырабатывать большое количество свободных радикалов как раз. И эти свободные радикалы могут выходить за пределы митохондрии и повреждать клеточные структуры.
Ну, казалось бы тогда и все, тогда этот радиохимик прав. О чем мы вообще тогда? Все, вот достаточно этого. Но оказалось при более детальном исследовании вопросов. А детальное исследование ведь как всегда бывает? Сначала появляется теория, потом начинают ее проверять.
Стали проверять ее в разных местах и выяснили следующую вещь, что уровень свободных радикалов меняется с возрастом. Вот при старении действительно, когда уже вот все это... человек старый, мышь старая, там действительно очень много их вырабатывается. Но сводится ли все к этому? А почему их много начинается вырабатываться, вы должны задать себе вопрос. Почему?
Может быть просто вот они все время повреждают, и вот наконец накопилось такое повреждение и это было бы как раз в линии такой о которой говорил радиохимик. Но опыты, наблюдения показывают, что, например, повреждения ДМК в митохондриях, вот уж прям там, где все это вырабатывается, у десятилетнего, у двадцатилетнего в сердце, например, ну, на погибших конечно посмотрели, оказывается, что там почти нет никаких повреждений. Очень немного. И пик после 20-и лет, 30-и и дальше начинается все больше и больше. И это на том фоне, что двадцатилетний очень энергичен, у него много вырабатывается АТФ, он вам на стометровке побежит как болт. Все хорошо.
То есть у него нет никаких повреждений. И вдруг после некоего определенного возраста, не строго, а вот так вот оказывается, что вот эти повреждения начинаются все больше и больше. Это наводит на мысль, что что-то есть другое, какой-то еще дополнительный механизм. Но что это, какой это может быть механизм, я вам расскажу чуть позже, а сейчас, после этой первой теории, которая завоевала весь мир, свободно-радикальная, расскажу о своей.
Моя называлась и называется толомерная теория старения. Толомеры – это такие структура на концах хромосом. И почему, с какой кстати об эти толомерах я подумал. Вот был эффект, о котором я тоже опять же в кулуарах уже успел вам сказать, эффект был известен, эффект Хейфлика, американского замечательного исследователя, слава Богу ныне живой, продолжает работать. Он между прочим, вот этот исследователь, он установил в своих экспериментах, что клетки имеют определенное число... могут делиться лишь определенное число раз. Например, клетки человека могут делиться 50 плюс-минус 10 удвоений. Клетки фибробласты человека, клетки кожи вот могут так делиться.
И вот этот эффект на меня, когда я с ним познакомился, он на меня произвел очень большое впечатление, которое в конечном итоге привело к некоему мозговому штурму и я начал думать в чем причина.
Но прежде чем опять... я сделаю еще одно отвлечение, потому что дальше мы уже распрощаемся с Хейфликом... Хейфлик вообще был большой друг Советского Союза. Я не знаю, не в политическом он отношении, может быть, был друг, но он нам огромную помощь оказал, и вот какую: мы все могли бы, очень многие из нас могли бы заболеть полиомиелитом, а у нас были исследователи: Смородинцев, Чумаков и другие, которые вакцину разработали от полиомиелита, но они столкнулись с ужасной трудностью.
Вот они начинают культивировать, и клетки дохнут. А почему клетки дохнут? Оказывается, они погибали вовсе не исчерпывая будущее, это Хейфликский лимит, а потому что в них заводился паразит своего рода, внутриклеточные бактерии особые, которые вызывали их гибель, клеток. А так получилось, что Хейфлик был специалист по культивированию клеток, он интересовался и вот этой бактерией, потому что она вредила и его опытам. И он нашел способ как культивировать клетки, чтобы не происходило заражение ее. И через ВОЗ, Всемирная Организация Здравоохранения, наши исследователи связались с ним, и он с радостью приехал сюда и их научил, вот Чумакова и Смородинцева. И тогда все пошло как по маслу у них с их делом.
И вот он обнаружил, что клетки делятся ограниченное число раз. Причем должен сказать, что это конечно ответвление такое, но все-таки еще очень давно задолго, за много лет до Хейфлика тоже один исследователь, его звали Каррер, он получил даже нобелевскую премию за хирургические свои дела, но он еще культивировал клетки. И у него клетки делились бесконечно. А когда Хейфлик страшно дотошный, пунктуальный человек, взялся за это дело, ну, они у него гибнут и все, они пройдут определенное число и никак. И выяснилось, что Каррер делал неосознанно методическую ошибку, точнее его экспериментатор, он уже был в возрасте, он там все им говорил как надо делать, а они делали ошибку. Ошибка была по сегодняшним временам элементарная, но это всегда, знаете задним числом все мы умны...
Было вот какое дело. Они культивировали клетки сердца цыплят и смотрели, как они размножаются. Но питательных средств, на которых бы хорошо культивировались эти клетки тогда не существовало. Сейчас есть искусственные среды, они дорогие, там то, се. Они есть. А тогда не было хороших. И как поступали в те времена его сотрудники: они брали много цыплят, фарш из них, отжимали сок, и вот в этом соке... центрифугировали, чтобы отбросить все это, и вот этот вот супернатант, сок этот, осадочную жидкость они добавляли клеткам и клетки размножались, все было хорошо.
И что же выяснил Хейфлик? Дотошный исследователь. ОН выяснил, что при тех скоростях, при тех центрифугах, с которыми они все работали, небольшое количество клеток оставалось во взвеси этих цыплячьих клеток, они просто этого не замечали, помощники Карреро, и они вносили... когда они думали, что они просто питательную среду свежую вносят к культивируемым клеткам, они заносили клетки цыпленка свеженькие, еще молодые, и потому они радостно те размножались в этих самых флаконах культуральных, и потому создавалось впечатление, что клетки бесконечно делятся. А на самом деле когда Хейфлик поставил все контроли, оказалось вот 50 плюс-минус 10 делений.
А когда я узнал вот об эффекте Хейфлика, я понял, что он нуждается в объяснении. И так получилось, что я понял это после того, как я услышал детально разжеванный эксперимент Хейфлика по культивированию фибробластов в университете, и размышляя об этом в течение довольно длительного... можно сказать целый час, пока я шел до метро, пришел туда и услышал поезд (о чем я в кулуарах вам тоже уже говорил)...
И что там получилось. Я подумал, что вот поезд метропоезд... если мы проведем аналогию хромосомная ДНК, по ней бежит ДНК полимераз, это уже было известно, и таким образом ее реплицирует, копию ее делает, перед тем, как клетке разделится, делается копия. Так вот я подумал, что если мы посмотрим на поезд, в нем, вот допустим, в середине... Вот первый вагон. Допустим, что каталитически активный центр, вот то, что делает, собственно... ДНС полимераза, она же не математическая точка, а некая структура, занимающая какое-то пространство. И вот так же как поезд, если ее каталитический центр находится в середине вагона, допустим, первого вагона, это означает, что она не сможет, ДНК полимераза, у самого конца, вот то расстояние в рельсе, или то расстояние в ДНК между каталитически активным центром и концом ДНК, ну или началом, все равно, и на том конце все так же... Она не сможет его воспроизвести. То есть получается, как бы существует своего рода мертвая такая зона, которая не может быть копирована.
И тогда, если это так, тогда с каждым делением дочерние клетки должны получать все более укороченную и более укороченную ДНК. А если так, Боже, так это же тогда она будет все укорачиваться. Так вот он и ответ, решил я для себя, вот он ответ на Хейфлика, на лимит. Почему так делится? Да вот оно вот укоротилось и все. И тут же я подумал: не где? Если бы смысловые гены лежали бы на самом конце хромосомы, тогда при первом же делении все было бы погублено.
Но я вспомнил, что до меня еще в 30-х годах ХХ века исследователи замечательные Морган и МакКлинток, американская исследовательница. Могран, кстати, у нас был, он был единомышленником Вавилова между прочим, сюда приезжал в свое время. Вот они, МакКлинток, это женщина, изучавшая кукурузу и там все связанные с ней дела генетические. И вот эти двое, они поняли, что хромосомы на концах имеют своего рода какие-то такие последовательности, которые очень для них важны, но что они делают, они не знали. Там явно не было генов, но они для чего-то были важны. Для чего, они не понимали. Вот они их назвали толомеры. Такие концевые последовательности на концах хромосомы.
Вот я подумал... Вот на том американца кончились. Дальше я вот стал думать: ну, если так, если вот так все идет укорачиваться, значит укорачиваются вот эти толомеры, и когда они укоротятся до какой-то критической длины, толомеры, клетке становится плохо и она стареет. И если это так, то должен существовать...
Вот, это первый. Значит я предсказал вот в статьях с этой толомерной теорией я опубликовал это в докладах академии наук на русском языке и в американском журнале «Journal of theoretical biology» более развернутое. Ну, то же самое, как бы сказать, но более развернутое. Значит я тогда высказал серию предсказаний, серию.
Первое: эффект Хейфлика объясняется тем, что идет укорочение толомера из-за концевой недорепликации, я это называл маргинотомией, я решил, что... сам придумал такое слово, его нет... Оно не прижилось, должен сразу сказать, не прижилось. Маргинализ – краевой, томе – сечение, вот как бы с краю усекается. Получил он название это все суммарно: концевая недорепликация. Значит вот если это все так, я подумал, что тогда либо жизнь должна была бы очень быстро на земле кончится, потому что если все так идет, тогда не будет жизни ни за окном, нигде. Следовательно должен существовать какой-то особый фермент, сейчас он называется толомераза, может быть вы слышали про него. Но я не придумал это название, я читал это название. Толомераза, это слово придумали в Америке. Фермент, который компенсирует вот это вот укорочение.
Дальше. Но этим дело не кончилось. Дальше размышляя, когда я написал эту статью, я в них дальше вставил следующее: если это так, значит предсказания такие: толомеры укорачиваются, должен быть особый фермент, современным языком, толомераза, а тогда я называл это компенсирующая ДНК полимераза... Но это еще не все.
А где нужен этот фермент, толомераза? Этот фермент нужен в половых клетках. Потому что если там будет укорачиваться, то прервется и человеческий род, и мышиный род и так далее. А в делящихся клетках, уже вот созданных, ну они не все исчерпываются, не все эти клетки исчерпываются. Лимит Хейфлика – это лабораторный феномен, он на самом деле, если ты будешь заставлять клетки, то они тебе вот сделают 50 плюс-минус 10, а в нас они, в организме у нас, или там в мышах, они делают меньше делений просто потому что же построен организм и все. Спрашивается, а зачем тогда такой запас? Ну вот затем: вы, например, порежетесь, и рана должна зарасти, вот фибробласта еще немножко размножится, и они заделают эту рану. То есть как бы такой запас.
А вот там, в половых клетках это обязательно должна работать толомераза, потому что в ряду поколений иначе бы обязательно все было бы исчерпано, толомеры укоротились, хромосомы, все повредилось бы и все. И поэтому я предсказал, что этот фермент, толомераза должна быть найдена в половых клетках. Дальше я стал думать... В том мозговом штурме, о котором я в кулуарах говорил, это я конечно додумался только до того, что вот само укорочение вот идет, ну стартовая идея. А вот когда писал статью, уже вот это вот все, то, что сейчас рассказываю. И дальше, значит, я подумал: ага, в половых клетках. Но ведь случай патологии. Ген то у нас уже есть, он нужен, природа его создала для половых клеток. А если он экспрессируется, то есть он начнет работать не там, где нужно? Тогда этот ген может потенциально наделить клетки клеточным бессмертием. И значит тогда этот ген должен быть найден в раковых клетках. Опять я там написал. И это тоже подтвердилось.
продолжение следует...
