Вывод американских эволюционных биологов о том, что остановить старение математически невозможно, на самом деле противоречит ряду научных исследований, с которыми американцы были знакомы. «Хайтек» попросил объяснить, что на самом деле известно сегодня науке о старении заведующего лабораторией моделирования живых систем МФТИ, научного директора компании Gero, доктора наук, математика Петра Федичева.
— Недавно вы публично возразили американским математикам, заявившим, что старение принципиально невозможно остановить. Можете коротко описать суть конфликта?
— Уважаемые коллеги сделали довольно сильное утверждение о том, что старение невозможно остановить. Они утверждают, что в клетках многоклеточных организмов со временем неизбежно накапливаются «поломки», которые приводят к развитию опухолевых процессов и смерти организма, а клеточные системы репарации, эти поломки исправляющие, тоже изнашиваются со временем и перестают работать эффективно. В то же время в последние годы удается узнать все больше о биологии старения и продолжительности жизни так называемых"пренебрежимо стареющих" животных, например, летучих мышей или голых землекопов. Эти животные не бессмертны, но вероятность их смерти не зависит от возраста, по крайней мере, очень многие годы.
Некоторое время назад мы опубликовали работу, связывающую старение и продолжительность жизни со стрессовой устойчивостью биологических регуляторных систем. В ней мы обосновали принципиальную возможность существования режима пренебрежимого старения. Наши коллеги заметили наше исследование и даже, в обсуждении своих результатов, признали, что скорость старения, быть может замедлена до пренебрежимого уровня. По сути, получилось, что они несколько противоречат сами себе.
Громкий заголовок работы наших коллег привлек внимание прессы. Вышло много популярных публикаций с заявлением о невозможности остановки старения. Мы решили, что это несправедливо, создает у широкой публики искаженное восприятие важного вопроса и потому решили выразить свою позицию в публичном пространстве.
— Почему в научной сфере до сих пор нет консенсуса даже по таким базовым вопросам, как сама возможность влиять на процесс старения?
— Это не совсем верно. Влиять на скорость старения модельных организмов очень даже возможно, с этим не спорит никто. Червям-нематодам, мухам или мышам можно изменить продолжительность жизни в разы благодаря манипуляциям с генами или просто за счет изменений внешних условий (например, температуры или режима питания). В большинстве случаев увеличение продолжительности жизни у этих животных происходит за счет изменения скорости старения (рекордом является увеличение средней продолжительности жизни в 10 раз).
Более тонким вопросом является возможность замедления старения до полной остановки, когда с течением времени физиологические показатели организма не изменяются. Это явление гораздо сложнее изучать (речь идет о животных, которые живут десятилетиями, поэтому эксперименты длятся очень долго). С практической точки зрения всегда остается возможность того, что мы имеем дело с «нормально», но чрезвычайно медленно стареющими организмами. Второй сложностью является, по-видимому, наш собственный человеческий опыт: мы живем довольно долго для организма своей массы, но нам очень трудно представить, что могут быть животные, даже млекопитающие, стареющие не просто медленнее, но принципиально по-другому.
— Почему вы придерживаетесь именно математического подхода к старению — сугубо биологическому процессу?
— Как говорил выдающийся физик Резерфорд, «All science is either physics or stamp collecting». Современная молекулярная биология использует самые современные средства вычислительной и математической статистики для сбора, хранения и обработки больших биологических данных. Становится все более трудным быть квалифицированным специалистом в биологии, например в современной генетике, не владея заметным объемом математических знаний. Мы стараемся сделать еще один важнейший шаг — перейти от биологической статистики, науки о выявлении закономерностей в данных, к полномасштабному моделированию физических процессов, таких как старение. В умелых руках эти методы позволят сделать качественный скачок от выявления корреляций к установлению причин и следствий, от простого поиска маркеров возрастных физиологических изменений к установлению регуляторов старения.
— Вы уже несколько лет являетесь научным директором компании Gero, которая заявляет, что намерена решить проблему старения. Чего вам удалось достичь за это время?
— Надо сказать, что изучение старения оказалось очень благодарной научной проблемой. За последние годы нам удалось разработать математические модели старения, позволяющие причинно связать микроскопические параметры, такие как изменения уровней отдельных молекул, с макроскопическими свойствами организма, такими как продолжительность жизни. Мы высказали предположение о существовании принципиально другого режима старения, в рамках которого организм может очень длительное время оставаться в неизменном состоянии и разрушаться (то есть заболевать смертельными заболеваниями) с вероятностью, не зависящей от возраста, и находящейся на уровне рисков молодого человека.
Наш математический аппарат позволяет отвечать на практические вопросы. Например, нам удалось показать, что долгоживущие организмы, такие как человек, у которых средняя продолжительность жизни намного превышает время удвоения смертности (у человека это, по порядку величины, 80 и 8 лет), старение является в большей степени запрограммированным процессом, нежели стохастически накопленными повреждениями. Это верно практически всю жизнь, кроме последних лет, и позволит найти эффективные биомаркеры, напрямую связанные с рисками смерти.
Одной из наших последних работ является разработка биомаркеров старения и риска смерти из данных физической активности человека, собираемых мобильными устройствами. Это позволит уже в ближайшем будущем информировать владельцев носимой электроники об общем состоянии здоровья и опасных элементах образа жизни (курение, питание, загрязнение окружающей среды, стресс).
В этом году у нас появились первые данные о продлении жизни модельных организмов (нематод C. elegans) экспериментальными терапиями, выбранными на основании наших модельных расчетов. Прямо сейчас идут исследования на мышах, будем публиковать результаты по мере получения.
— Вы неоднократно заявляли, что уже в ближайшие годы появятся технологии, которые позволят существенно отсрочить старость. Что это за технологии?
— В последние несколько лет произошли значительные изменения в фундаментальных исследованиях биологии и в биотехнологиях старения. Показательными примерами являются клинические исследования компанией Novartis аналогов рапамицина (препарата, замедляющего старение у модельных организмов) на людях. Созданы подразделения по исследованию старения компанией Google. FDA, американский регулятор лекарств, медицинских технологий и пищевых продуктов, разрешил провести клинические исследования метформина, лекарства от диабета, у здоровых пациентов, предполагая измерение скорости возникновения возраст-зависимых патологий. Таким образом впервые разрешено клиническое исследование против самого старения, а не конкретного возраст-зависимого заболевания. Отличным примером является американская компания Unity, привлекшая более 100 млн. долларов инвестиций для клинических исследований сенолитиков — препаратов, снижающих количество сенесцентных клеток (это накапливающиеся с возрастом поврежденные клетки организма).Такая терапия замечательно проявила себя на животных (мышах) и мы ожидаем появление принципиально нового класса препаратов, направленных на замедление старения у людей.
Этот список далеко не полный. В ближайшие годы мы увидим нарастающую конкуренцию разных подходов и решений. Будем ждать перехода количества в качество.
— Должно ли, по вашему мнению, государство вкладываться в изучение старения?
— В современном мире, особенно в развитых странах, старение является не только гуманитарной, но и колоссальной финансовой проблемой. Стареющее население утрачивает работоспособность и требует огромных средств для лечения нарастающих с возрастом заболеваний. В ближайшие десятилетия это приведет к физической (финансовой или чисто технической, на уровне недостаточного количества медицинского персонала) невозможности многих правительств справиться со своими социальными обязательствами.
У проблемы может быть множество решений (от полного отказа от социальных обязательств, до увеличения доли работающей молодежи за счет миграции). Эти темы уже сейчас вышли на первые позиции в новостях, являются предметом обсуждения и предвыборной повестки во многих странах. К сожалению, применение существующих решения в долгосрочной перспективе вызовут только еще больше проблем. Именно поэтому самые прогрессивные государства активно занимаются исследованиями в области увеличения продолжительности и качества жизни.
— Насколько образ жизни способен отсрочить старость?
— Существует консенсус, что здоровое питание, отказ от курения и активный образ жизни могут изменить продолжительность жизни, в среднем, на величину порядка десяти лет. Эта, оценка, конечно, усредненная и носит вероятностный характер. Возникновение многих болезней носит случайный характер и никакой здоровый образ жизни не гарантирует, например, 100% защиту от онкологических заболеваний. Огромную и часто недооцененную роль играет экология.
Многим кажется, что 10 лет — не такой уж большой срок. Задумайтесь о другом: мы живем в уникальный момент в истории людей. Прогресс в медицине движется с нарастающей скоростью и многим из тех, кто не успел получить, например, новейшие революционные препараты от рака всего лишь несколько лет назад, можно было бы уже сегодня помочь справиться со смертельным недугом. Даже 10 дополнительных лет жизни может позволить каждому из нас получить доступ к терапиям, которые появятся за эти 10 лет. Для тех из нас, кому сейчас 40, речь идет о дополнительном десятилетии жизни, которое мы можем получить примерно через 30 лет от текущего момента. Только подумайте, что наука сможет сделать для вашего здоровья через 30 лет, если вам удастся выиграть лишний десяток.
О компании Gero
Компания Gero работает в области биотехнологий с 2004 года. Является резидентом биотехнологического кластера Сколково. Последние 5 лет сфокусирована на научных разработках по борьбе со старением. Работы ведутся в коллаборации с лидирующими научными организациями мира. Технологии Gero стали основой многих сделок, в том числе с членами топ-20 мировой фармы. Опубликован ряд фундаментальных научных работ в сфере старения, часть из них — в соавторстве с учеными The Massachusetts Institute of Technology, Roswell Park Cancer Institute, University of Arkansas for Medical Sciences и Harvard Medical School. Безупречная деловая и научная репутация Gero позволили получить доступ к медицинским данным порядка 500 тысяч человек одного из крупнейших мировых биобанков — UK Biobank (Великобритания) для их анализа и построения расчетных моделей. Технологии Gero, примененные к данным UK Biobank, стали основой проекта Gero Health.