Дункан Кармайкл - Молодость навсегда. Как замедлить процессы старения и сохранить здоровье

Код ДНК часто сравнивают с книгой. Если одно слово ошибочно, то смысл предложения меняется. Например: «Спи, моя гадость, усни» звучит странно, но если заменить слово «гадость» на «радость», то известная колыбельная снова звучит нормально. Именно так и работает система CRISPR: она удаляет ошибочный код и заменяет его правильным.

Это не просто – проникнуть в клетку и вырезать кусочки ДНК. CRISPR-система настолько сложна, что ее лучше сравнить с персонажем «Звездных войн», чем с чем-то происходящим в чашке Петри. Например, с Люком Скайуокером, которому надо разрушить станцию «Звезда смерти». Во-первых, герою нужно средство передвижения, чтобы попасть на «Звезду смерти», – CRISPR использует вирусы, чтобы путешествовать по организму и проникать в клетки. Далее, Люку необходима помощь, чтобы состыковаться со «Звездой смерти», – CRISPR делает это путем присоединения к РНК, которая переносит ее в ядро клетки, а затем к ДНК. Наконец, Люку нужно взломать материнскую плату «Звезды смерти» и изменить там код – CRISPR делает это путем вырезания кусков ДНК и замены их на другие куски.

Сегодня исследования системы CRISPR успешно проведены на мышах, следующая цель – человек. Достигнутый успех очень воодушевляет.

• Все бо́льшую проблему представляет устойчивость бактерий к антибиотикам. Ученые использовали CRISPR, чтобы проникнуть в бактерию, перепрограммировать ее и убить [744] Reardon, S. ‘Modified viruses deliver death to antibiotic-resistant bacteria.’ Nature (2017): 546. . Так что CRISPR может оказаться решением этой проблемы.

• Такие наследственные заболевания, как мышечная дистрофия, диабет и муковисцидоз, остаются неизлечимыми. Но CRISPR может вырезать плохие гены и заменить их здоровыми. Хотя вылечить эти болезни пока не получается, исследования на животных демонстрируют значительное облегчение симптомов [745] Liao, H. K. et al. ‘In Vivo Target Gene Activation via CRISPR/Cas9-Mediated Trans-epigenetic Modulation.’ Cell (2017): 171: 1495–1507. Sanz, D. J. et al. ‘Cas9/gRNA targeted excision of cystic fibrosis-causing deep-intronic splicing mutations restores normal splicing of CFTR mRNA.’ PLoS One (2017): 12. .

CRISPR выглядит очень многообещающе, но исследования на людях еще только начинаются, и потребуются годы, прежде чем мы сможем глотать таблетки с CRISPR и корректировать генетические дефекты. До тех пор разумно придерживаться здорового образа жизни, чтобы оптимизировать эпигенетические воздействия на ДНК.

Стволовые клетки

Современная медицина удачно лечит болезни и все лучше их предотвращает. Однако мы пока не умеем исправлять повреждения, которые накапливаются в организме, и здесь на сцену выходит терапия стволовыми клетками.

Стволовая клетка универсальна, она может превращаться в клетку любого органа или ткани. Если мы порежем кожу, то через год уже не сможем найти шрам. Это потому, что стволовые клетки кожи зарастили ткань. После инфаркта стволовые клетки мигрируют к поврежденному участку и восстанавливают сердечную мышцу. Если они этого не сделают, то сердечная мышца покроется коллагеновым рубцом и не сможет полностью восстановиться.

Что касается терапии стволовыми клетками, здесь важны два процесса: после введения клеток в организм необходимо направить их туда, где они нужны. И приказать им развиваться именно в ту ткань, которую надо восстановить.

Но сначала надо найти источник стволовых клеток. С конца 1950-х их выделяли из костного мозга и применяли в лечении лейкоза, но этот процесс весьма болезненный. Далее решили использовать стволовые клетки, получаемые из человеческих эмбрионов, но затем отказались по этическим причинам.

Но, к счастью, сейчас нашли практически неиссякаемый источник стволовых клеток, которые легко обнаружить, относительно безболезненно забирать и которые могут превращаться в бо́льшую часть тканей (то есть они полипотентны). Речь идет о стволовых клетках из жировой ткани, то есть из жира.

За последние два десятилетия мы научились забирать жировую ткань, перерабатывать ее в течение нескольких часов, чтобы получить миллионы стволовых клеток, и затем инъецировать эти клетки обратно в организм. Но здесь наука заканчивается и начинается надежда. Почему? Нам известно, что стволовые клетки перемещаются к участкам воспаления, например в воспаленные легкие, затем они должны автоматически превращаться в новые клетки легочной ткани. Но их может привлечь воспаленный синус или воспаленное колено, и они будут восстанавливать ткани там. Сегодня мы не умеем направлять стволовые клетки туда, куда нам надо. Далее, стволовые клетки, попавшие в легкие, должны превратиться именно в клетки легочной ткани, а это не гарантировано. Результаты, получаемые со стволовыми клетками, воодушевляют, но еще слишком много неясного, чтобы ставить эту терапию на широкий поток.

Однако уже есть некоторый позитивный опыт, например в лечении ожогов. В течение десятилетий хирурги брали лоскут кожи с одной части тела пострадавшего и пересаживали на рану. Во многих случаях это работало, но если обожжено более одной пятой поверхности тела, то закрыть потребуется слишком большую площадь, так что здоровой кожи может не хватить. И здесь может помочь терапия стволовыми клетками. Гарвардский профессор Ховард Грин, умерший в 2015 году, первым начал выращивать лоскуты кожи из стволовых клеток. В 1983-м его революционная технология спасла двух братьев из Вайоминга, получивших ужасные ожоги третьей степени.

Но потребовалось несколько недель, чтобы вырастить в лаборатории лоскуты кожи, и это может быть слишком долго, чтобы спасти пациента с критическими ожогами. Позже появилась новая технология, позволяющая помещать стволовые клетки и фибробласты на пораженную область намного быстрее и воздействовать на них белками-стимуляторами, ускоряющими рост кожи. Совсем недавно эта технология помогла девочке из моей страны, ЮАР. Ее имя – Пиппи Крюгер, она получила ожог 80 % поверхности тела в результате несчастного случая в 2011 году, ей было всего два года. Ее мать Энис хотела спасти дочь любой ценой, она позвонила Грину домой, потому что считала его единственным человеком, способным помочь. И Грин помог, так что неделю спустя Пиппи получила 41 кожный лоскут [746] Powell, A. ‘Recalling a lab-led rescue.’ Harvard Gazette (2013). . Почти все они прижились, и Пиппи выздоровела.

Хотя подобные истории кажутся феноменальными, еще многое предстоит сделать. Надо научиться направлять стволовые клетки туда, где они нужны, и затем превращать их в нужную ткань. Работы уже ведутся, и за последние десятилетия ученые узнали много интересного. Например, оказалось, что сигнальные белки, которые путешествуют по всему телу, можно использовать для управления стволовыми клетками.

• В 2007 году 15 инсулинозависимым пациентам с диабетом ввели стволовые клетки, обработанные пептидом, в результате 14 из них смогли на год прекратить инъекции инсулина. Пептид направил стволовые клетки к поджелудочной железе и заставил их превратиться в бета-клетки, производящие инсулин. В этом случае решились обе проблемы – и направление клеток в нужное место, и превращение их в нужную ткань [747] Voltarelli, J. C. et al. ‘Autologous Nonmyeloablative Hematopoietic Stem Cell Transplantation in Newly Diagnosed Type 1 Diabetes Mellitus.’ JAMA (2007): 297: 1568–1576. .