The Prime Russian Magazine

В современной биологии, а может и не только в современной, есть одна странность. Ученые с огромным удовольствием изучают то, как появляются или работают всякие биологические объекты — молекулы, новые клетки, целые организмы. Но по не совсем ясной, скорее всего психологической причине исследователи довольно редко задумываются, а куда они, биологические объекты, деваются, после того как отслужили свой срок, и как этот срок вообще‑то определяется? Про некоторую табуированность такого направления мыслей как‑то рассказал мне профессор Аарон Чехановер, получивший Нобелевскую премию за то, что он (с коллегами, естественно) открыл, куда в клетке исчезают белки после того, как они отработали свой срок. Оказалось, что существует сложно организованная система, навешивающая на белки специальные метки, от вида и количества которых зависит, когда будет утилизирована та или иная молекула. Сбой в работе этой системы чреват ужасными последствиями, приводящими к смерти клетки, а то и всего организма. Например, многие нейродегенеративные болезни, как оказалось, связаны с неправильным и несвоевременным разрушением белков.

Но это мы говорили всего лишь о механизме избавления от белков. А что если задуматься о причине смерти всего организма? Почему и как умирают живые существа, будь то одноклеточные или люди?

У нашего проекта, который возглавляет академик Владимир Скулачев, есть рабочая гипотеза, которая позволяет хоть как‑то подойти к этой проблеме. Она состоит в том, что в большинстве случаев живые организмы (от амебы до человека) умирают не просто так, не из‑за общего износа отдельных тканей и органов, а потому что в них есть специальные генетические программы, которые в строго определенных условиях активируются и убивают их самих. Звучит довольно дико — с какой стати живому существу совершать самоубийство? Разве инстинкт самосохранения, стремление выжить любой ценой — не главная задача любого организма? Не факт. Для многих биологов достаточно очевидно, что главная ценность живого существа — не оно само по себе, а вид, к которому оно принадлежит. Именно вид, а не отдельные особи, сохраняется и совершенствуется миллионы лет в процессе эволюции. Тогда выходит, что особь (будь то животное или человек) — это всего лишь временное хранилище генома своего биологического вида, который эта особь получила от своих родителей, сохранила (если удачно прошла естественный отбор), перетасовала в процессе размножения (если прошла удачно отбор половой) и передала в следующее поколение. Далее эта конкретная особь уже не нужна и вообще‑то должна быть уничтожена, чтобы освободить место следующему поколению. Подробнее об этом писал Ричард Докинз в своей книге «Эгоистичный ген».

Важное подтверждение нашей гипотезы заключается в том, что такие программы точно есть на уровне клетки. К настоящему моменту биологами хорошо описан процесс апоптоза — запрограммированной смерти клетки. Оказалось, что клетки в подавляющем числе случаев умирают не из‑за невыносимости каких‑то внешних условий, а в результате запуска программы биохимического самоубийства. Это очень изящный, строго регулируемый и сложный процесс, в реализацию которого вовлечены десятки генов. Разумно предположить, что со всем многоклеточным организмом происходит что‑то подобное. По аналогии с апоптозом этот гипотетический феномен биохимического самоубийства организма был назван феноптозом — такой термин по просьбе В. П. Скулачева был предложен его старым другом, замечательным лингвистом М. Л. Гаспаровым.

Разумеется, эта идея возникла не на пустом месте. Подобную мысль высказывал Август Вейсман в конце XIX века. Он говорил о том, что все живое несет в себе «семена смерти», что смерть — это специальное изобретение природы, придуманное для повышения адаптационных способностей видов, то есть для ускорения эволюции.

О каких самоубийственных программах может идти речь в случае человека? Один пример достаточно очевиден — смерть от септического шока. Она случается, если в кровь человека попадает некоторое количество бактерий. После этого резко поднимается температура, активизируется системная воспалительная реакция, приводящая к полиорганной недостаточности и смерти. Вот такие, мол, опасные они, эти бактерии. Однако выяснилось, что несчастные микробы тут вообще‑то не при чем. Наш организм распознает вполне безвредное вещество — липополисахарид, который есть в клеточных стенках многих бактерий. «Увидев» его в крови, организм со страшной силой раскручивает собственную иммунную систему, гиперактивация которой и приводит ко всем неприятностям, описанным выше. Возникает вопрос — зачем? Организму это не нужно, он в результате этого иммунного взрыва умирает. Бактерии это тоже совсем не нужно — она может погибнуть вместе с организмом-хозяином. Но такая реакция очень полезна с точки зрения сородичей «хозяина», его вида: она позволяет ценой жизни одной особи остановить распространение инфекции.

Мы считаем, что существует еще более распространенный вид феноптоза. В отличие от сепсиса, он убивает организм не сразу, а развивается годами и даже десятилетиями. Это старение, то есть медленное и согласованное ослабление всех функций организма, заканчивающееся смертью. Есть множество указаний на то, что и этот процесс запрограммирован в геноме. Более того, похоже, удалось нащупать механизм, обеспечивающий работу этой программы. Механизм, который медленно, но верно сводит нас (и других животных, у которых есть старение, — кстати, оно наблюдается далеко не у всех) в могилу. А если есть механизм, то, может быть, его можно сломать? И отключить программу старения, медленного феноптоза? Похоже, что можно.

Наш организм — это совершеннейшая химическая лаборатория, выпускающая тысячи разных веществ, в том числе так называемые «активные формы кислорода». Они образуются, когда в результате простейшей реакции молекула кислорода присоединяет лишний электрон и превращается в суперактивное вещество — свободный радикал. Такие радикалы носятся по клетке, им безразличны всякие барьеры, и они окисляют все, до чего доберутся: липиды, белки и, самое страшное, звенья двойной спирали ДНК, внося в наш геном мутации. О существовании в организме и пагубном воздействии свободных радикалов вообще и активных форм кислорода (АФК) в частности известно уже давно. Однако поначалу считалось, что они приходят в наш организм извне — из‑за «плохой экологии», ультрафиолетового излучения и т. д. Все это так. Но со временем выяснилось, что большую часть свободных радикалов мы производим сами, в своих клетках. И чем мы старше, тем больше их производится и тем больше повреждений они наносят всем системам нашего организма, заставляя его, по сути, стареть.

Более того, уже известно место в клетке, в котором производится подавляющее количество свободных радикалов. Это наши энергетические станции — митохондрии. С их помощью мы дышим, то есть сжигаем питательные вещества в кислороде. Так вот, часть кислорода при этом идет на «паразитную» реакцию образования АФК. Как можно бороться с такой подрывной деятельностью митохондрий? Ответ тоже известен: есть специальные вещества, которые умеют перехватывать и нейтрализовать свободные радикалы. Они называются антиоксидантами. Это аскорбиновая кислота, витамин Е, N-ацетилцистеин, флавоноиды зеленого чая и т. д. Когда впервые было обнаружено вредное действие свободных радикалов, на эти антиоксиданты возлагали огромные надежды. Частично надежды оправдались, но революции в медицине антиоксиданты не произвели, чем вызвали серьезное разочарование в медицинском сообществе, где в последнее время это слово стало практически ругательным. Почему? В чем же дело? Дело в том, что даже внутренность каждой отдельной клетки строго структурирована. Если вы хотите нейтрализовать образуемые митохондрией активные формы кислорода, то и антиоксидант нужно доставить точно по адресу — в ее внутреннюю мембрану, а там с точностью до нескольких нанометров расположить его рядом с белками, осуществляющими дыхание и образующими АФК.

Вот это мы и попытались сделать. Академик Скулачев предложил новую молекулу — антиоксидант под кодовым названием SkQ, который активно накапливается в митохондриях и только в них. Мало того, формула SkQ устроена как, что если вещество нейтрализует свободный радикал, то митохондрии могут сразу восстановить SkQ в его исходном состоянии — то есть это многоразовый антиоксидант, в отличие от перечисленных выше. Вещество было синтезировано в химических лабораториях МГУ, университетские биологи проверили его свойства на клетках — вроде бы все работает. В митохондриях накапливается, восстанавливается, свободные радикалы ловит. И вот тут мы крепко задумались — а что делать дальше? Одно дело — вести общие рассуждения и исследования механизмов старения. Но если у вас в руках появился инструмент, который хотя бы теоретически позволяет с ним бороться? Надо проверять. И вот что у нас получилось к настоящему моменту. На животных, похоже, это работает. То есть если с рождения кормить крыс или мышей этим веществом, стареют они немного медленнее. Всяческие старческие болезни и признаки проявляются у таких грызунов позже, чем у контрольных, а некоторые и вообще не развиваются. Более того, некоторые возрастные заболевания, если их искусственно вызвать у лабораторных животных, могут быть вылечены при помощи SkQ. Кстати, показательно, что и при индукции септического шока животных можно вполне эффективно защитить при помощи SkQ — только что такую работу опубликовали австрийские ученые из Венского института травматологии.

А что с людьми? Испытывать новое вещество на человеке очень сложно — нужно получить кучу разрешений, пройти десятки проверок. Занимает это много времени и стоит астрономических денег. Но если есть возможность что‑то сделать со старением, то нужно хотя бы попытаться. Чтобы получить первые результаты на человеке побыстрее и немного дешевле, мы решили использовать обходной маневр. Дело в том, что один из признаков старения, проявление которого удалось замедлить у животных, это развитие старческих болезней глаз — катаракты, дистрофии сетчатки, синдрома сухого глаза. На основе этих данных мы решили сначала применить SkQ в виде глазных капель. В результате сложного процесса проверок в аптеках появилось первое в мире лекарство на основе митохондриальных антиоксидантов — глазные капли с SkQ (официальное название, разумеется, другое — спросите у своего офтальмолога), которые вполне успешно лечат определенные старческие болезни глаз. Конечно, этот результат ценен хотя бы тем, что в кои‑то веки в России появилось полностью инновационное лекарство. Но для нас он очень важен и как часть доказательства правильности нашей концепции. Действительно, если вещество успешно борется со старением в тканях глаза, то это сильно повышает шансы на успех и в других частях организма.

comments powered by Disqus