Исследователи из больницы Хьюстон Методист в США нашли новый способ остановить тяжелое генетическое заболевание — прогерию, при которой происходит быстрое преждевременное старение организма. Оказалось, что состояние больных гипотетически можно улучшить с помощью веществ, нацеленных не на сам дефектный ген, а на теломеры — укорачивающиеся с возрастом концевые участки хромосом. Статья ученых опубликована в Journal of the American College of Cardiology.
Прогерия — чрезвычайно редкое заболевание. Выделяют детскую тяжелую форму (синдром Хатчинсона-Гилфорда) и взрослую (синдром Вернера). Согласно результатам исследования, проведенного нидерландскими учеными, прогерией заболевает один ребенок из четырех миллионов. В мире было зафиксировано всего около 140 случаев, однако считается, что это лишь половина от общего числа заболевших. Дети с синдромом Хатчинсона-Гилфорда в большинстве случаев не доживают до совершеннолетия.
Хотя бывают и исключения. Южноафриканский музыкант и художник Леон Бота скончался в возрасте 26 лет. Ему удавалось вести относительно активный образ жизни, сниматься в клипах, заниматься диджеингом и организовывать художественные выставки. Он также сотрудничал с известной хип-хоп-группой Die Antwoord. В 20 лет он успешно перенес операцию на сердце, которая была проведена в целях профилактики приступов из-за атеросклероза. За год до смерти Бота перенес инсульт, после чего его самочувствие стало ухудшаться.
Причина детской прогерии — случайная мутация в гене LMNA, который отвечает за синтез особого белка — преламина А. Это соединение участвует в формировании внутренней оболочки (ламины) клеточного ядра, которая, в свою очередь, играет важную роль в копировании ДНК и делении клетки. Кроме того, ламина обеспечивает нужный уровень веществ, восстанавливающих поврежденную ДНК. Если LMNA оказывается дефектным, то вместо преламина А формируется его поврежденный аналог — прогерин. Он не способен стать частью оболочки ядра, что ослабляет ее, и она в результате не может оказать ядру необходимую структурную поддержку. Как итог — клетки теряют способность нормально делиться.
Выпячивание оболочки ядра клетки больного прогерией
Фото: Mauro Paradisi, Dayle McClintock, Revekka L Boguslavsky, Christina Pedicelli1, Howard J Worman, Karima Djabali / Wikimedia
Это бьет по всему детскому организму, вызывая системные нарушения с самого рождения, хотя заболевание могут выявить лишь спустя несколько лет. Выпадают волосы, истончается кожа, лицо приобретает характерные черты (большие глаза, заостренный нос и маленькая челюсть), атрофируются мышцы, повреждаются сосуды и внутренние органы. Все это — итог быстрых молекулярных изменений, спровоцированных мутацией в одном-единственном гене. Больной прогерией умирает от осложнений атеросклероза (отказ сердца) или почечной недостаточности.
Прогерию, однако, не следует полностью отождествлять со старением. Некоторые старческие заболевания не характерны для больных синдромом Хатчинсона-Гилфорда. Пациенты не становятся более восприимчивыми к раку, остеоартриту и не страдают от слабоумия. Однако некоторые патологические изменения (в том числе на молекулярном уровне) сходны с происходящими в организме пожилого человека. При прогерии наблюдается аномальное укорочение теломер — концевых участков хромосом, которые защищают гены от повреждений, вызываемых концевой недорепликацией.
Концевая недорепликация — обычное явление при копировании ДНК. Дело в том, что фермент ДНК-полимераза не способен синтезировать копию ДНК с самого начала. В результате новые хромосомы несколько короче своих предшественников. Это могло бы обернуться катастрофой для клеток, если бы терялись части важных генов, но, к счастью, хромосомы снабжены особыми «колпачками» — теломерами, не несущими никакой важной информации. По мере того как поколения клеток сменяют друг друга, теломеры становятся все короче. Естественно, этот процесс не может продолжаться бесконечно. В какой-то момент теломеры становятся слишком маленькими, чтобы эффективно защищать важную ДНК от повреждения.
Максимальное возможное число делений клеток, которое позволяет длина теломер, называется пределом Хейфлика. Для большинства человеческих клеток оно равно 52. По мере приближения к этому лимиту клетки демонстрируют признаки старения, а после — умирают. У клеток, в которых активен фермент теломераза, теломеры могут удлиняться, что потенциально делает их бессмертными — таковы, например, раковые клетки. Однако связь между укорочением теломер и старением организма как целого остается под вопросом. Результаты одних исследований показывают, что длина теломер и продолжительность жизни не коррелируют между собой. А в работе ученых из Испанского национального института рака было показано, что инъекции гена теломеразы увеличивают продолжительность жизни мышей на 13 процентов.
Поэтому длина теломер, скорее всего, все же связана со старением организма, но не напрямую. На это также указывают результаты исследования американских ученых. Оказалось, что улучшить состояние клеток с мутацией LMNA можно с помощью теломеразы. К такому выводу специалисты пришли после того, как поместили генетический материал, отвечающий за синтез теломеразы, в клетки, выделенные у больных детей. Эффективность такой терапии была выше ранее существующей. Различные маркеры клеточного старения стали менее явными, в том числе уменьшилось количество воспалительных белков, а некоторые маркеры полностью исчезли.
По мнению исследователей, испытания с участием человека могут быть проведены в ближайшие годы. Существующие сегодня методы терапии могут продлить жизнь больных прогерией всего на несколько лет.
