Люди воспринимают старость как нечто неизбежное, и поэтому им кажется, что бесполезно искать лекарства, которые могли бы замедлить процесс старения, – но они ошибаются… Людям хотелось бы проглотить таблетку против старости, которая позволила бы им оставаться здоровыми и жить на десять или двадцать лет дольше.
Каждый раз, когда я заканчиваю семинар – и не важно, на какую тему, даже о ретровирусах червей и трансгенерационном наследовании иммунной памяти, – кто-то обязательно меня спрашивает: “Так что мне сделать, чтобы жить дольше?” Если вы читали внимательно, теперь вы можете дать неплохой совет: есть меньше, регулярно заниматься спортом и спать, а также быть достаточно удачливым, чтобы получить “правильные” гены долгожительства и иметь доступ к хорошей медицинской помощи. Из-за неравенства в нашем обществе, если вы белый и состоятельный человек, ваши шансы прожить дольше значительно выше; быть одинокой женщиной и не иметь детей тоже добавляет несколько лет жизни.
Но вы уже знаете, что люди хотят услышать не это, особенно по части меньше есть и больше заниматься спортом. На самом деле они хотят узнать, какие лекарства нужно принимать, чтобы жить дольше. Еще несколько лет назад меня поразила бы наивность подобного вопроса, но теперь не такое уж безумие считать, что в ближайшем будущем мы сможем принимать какие-то лекарства, чтобы удлинить здоровый отрезок жизни. Сегодня в новостях постоянно звучит тема продления жизни, сообщается об открытиях в области изучения старения, почти каждую неделю возникают новые компании “по борьбе со старостью” – и все это основано на результатах, полученных в академических лабораториях с помощью исследований примерно такого типа, о которых вы только что читали. Люди надеются, что многие лабораторные открытия через несколько десятилетий превратятся в полезные лекарства и методы лечения. Волна новых биотехнологических компаний, занимающихся вопросами продления жизни (а их очень много!), показывает, что есть не только желание двигаться дальше, но и финансовые возможности – как минимум у тех, кто основывает такие компаниии[1].
Однажды меня вместе с другими специалистами пригласили выступить в компании, инвестирующей средства в новые биотехнологические проекты по продлению жизни. Выступавшего передо мной докладчика (известного и часто цитируемого “проповедника бессмертия”, о котором я скажу позже) спросили, что делать, чтобы жить дольше, он ответил: “Дайте мне денег. Дайте мне денег, и вы будете жить дольше”. Без деталей, без объяснений. Такое высокомерие меня поразило. Я уверена, что ему дали денег, но кто знает, будут ли люди благодаря этому жить дольше.
Пришло время проложить мостик между академической наукой и клинической практикой. Мы давно мечтаем научиться продлевать жизнь, но только теперь у нас появились горы данных, основанных на экспериментах с червями, дрозофилами, мышами и другими модельными животными, а также на экспериментах с культурой клеток и на данных генетики человека, которые позволят превратить эту информацию в реальные методы терапии. А еще в Кремниевой долине есть деньги для инвестиций в компании, которые совершат это превращение. Мы сейчас действительно намного больше понимаем о механизмах старения и продления жизни, чем когда впервые обнаружили червей с удвоенной продолжительностью жизни и когда еще не была известна молекулярная функция соответствующих генов. Меня поражает число возможных генетических путей для продления и жизни в целом, и ее здорового отрезка, хотя часто кажется, будто ученые обсуждают эти две задачи как взаимоисключающие. Иногда искомые механизмы действительно сводятся к одним и тем же основаниям, например к “включению” эффекта ограничения калорийности питания, или стрессового ответа, или помощи в регенерации клеток. Обо всем этом я писала на страницах книги, так что вы, наверное, уже хорошо себе представляете, к чему это может нас привести. Сейчас самое время для углубленного изучения регуляции старения, которое поможет принимать решения и разбираться, какие методы наиболее перспективны, а какие только начинают вырисовываться или излишне разрекламированы. В заключительной главе я представлю обзор современных терапевтических подходов, разработанных благодаря исследованиям старения, которые мы обсуждали всю книгу.
В исследовательской среде ведутся мучительные семантические обсуждения термина “антивозрастное лечение”, в которые я не считаю нужным включаться. Большинство читателей согласятся, что упомянутые мной препараты, способные продлевать здоровый отрезок жизни, можно отнести к “антивозрастной” терапии. Однако глупо обсуждать возможность дожить до 1000 лет. Приходится признать, что люди, делающие столь нелепые заявления, просто провоцируют публику, а не настроены серьезно на решение реальных проблем.
Если вернуться к материалу предыдущих глав, становится ясно, что потенциальные методы антивозрастной терапии можно разделить на несколько категорий[2]. На протяжении многих лет в центре внимания было воздействие на специфические изменения, сопутствующие старению, такие как ослабление агрегации белков или окислительных повреждений, а позднее – усиление аутофагии для устранения поврежденных клеточных компонентов. Это возможные варианты, но для замедления старения более эффективными могут оказаться системные подходы, мишенью которых станут сигнальные пути, связанные с ограничением калорийности питания или воздействием инсулина, поскольку в них с большей вероятностью одновременно задействовано несколько механизмов, способствующих продлению жизни. Привлекательны такие подходы тем, что обладают широким спектром действия в отношении всего организма в целом, вне зависимости от того, являются ли конкретные клетки обновляемыми или постмитотическими, и следует заметить, что сигнальные пути инсулина и FOXO влияют на многие специфические классы мишеней, которые мы уже упоминали выше.
Те клетки и органы, функция которых ослабевает с возрастом, получают преимущество от усиления активности и регенерации стволовых клеток, а также от выращивания и регенерации специфических органов. Ослабление общего возрастного воспаления тоже оказывает широкий системный эффект. Повреждающее действие выделений умирающих клеток можно нивелировать с помощью лекарств, выискивающих и убивающих такие стареющие клетки. Над разработкой каждой такой категории методов трудятся несколько биотехнологических компаний, которые создают или проверяют различные препараты и пытаются понять их роль в удлинении жизни или улучшении ее качества[110].
Старая и новая школа в предотвращении и исправлении нарушений:
антиоксиданты, протеостаз, аутофагия и митохондрии
Возможно, самое первое, что вы когда-либо слышали об исследованиях в области старения, касалось антиоксидантов, поскольку на протяжении многих лет к ним сводились все исследования на эту тему. Были описаны антиоксидантные свойства многих молекул, включая аспирин, спермидин, витамин Е, кверцетин, знаменитое соединение ресвератрол из красного вина, а также соединения природного происхождения из ягод и зеленого чая[3]. В описании многих продуктов для здорового питания говорится об их антиоксидантных свойствах, так что, насколько я знаю, создание новых антиоксидантов нельзя назвать горячей темой в биотехнологических исследованиях, хотя по-прежнему появляются новые соединения, обладающие такими свойствами. Однако тот факт, что витамины C и E блокируют положительное действие физических упражнений, мрачно напоминает нам о несостоятельности заявлений насчет безусловной пользы антиоксидантов[4]. Существуют другие препараты, препятствующие распространению возрастных воспалительных процессов, такие как аспирин, или нестероидные противовоспалительные препараты типа ибупрофена, или ингибитор киназы NG52, блокирующий каскад COX-2, но мы пока не понимаем, эффективны ли они против возрастных нейродегенеративных процессов.
Более поздние исследования с применением методов генетики и клеточной биологии позволили обнаружить ключевые факторы в механизмах протеостаза и аутофагии, ответственных за очистку клеток от поврежденных элементов. В этих процессах ведущую роль играют лизосомы и митохондрии. Биотехнологические компании, пытающиеся улучшить протеостаз, главным образом сосредоточили внимание на сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваниях, поскольку широко известно, что многие из этих заболеваний связаны с агрегацией белков. Активаторы аутофагии, такие как ингибиторы рецептора ретиноевой кислоты и активаторы TFEB, исследуются в контексте борьбы с раком, болезнью Альцгеймера, заболеваниями глаз и другими возрастными изменениями[5]. Митохондриальные заболевания, такие как болезнь Паркинсона, находятся в центре внимания компаний, пытающихся пересаживать пациентам здоровые митохондрии. В случае болезни Паркинсона логично проверить эффективность активаторов митофагии, поскольку белки митофагии паркин и PINK1 – предсказательные факторы развития БП.
Трудность в том, чтобы найти препарат селективного действия, который корректирует специфический путь, не затрагивая при этом другие элементы. В настоящее время все подобные препараты проходят доклинические стадии испытаний. Биотехнологические стартапы нацелены на поиски небольших терапевтических молекул, способных корректировать эти “очистные” пути и замедлять старение. Однако, возможно, правильнее было бы найти мишень выше этих специфических участков, чтобы координировать все эти функции путем системной регуляции.
Перезагрузка синтеза белка
Обычно мы воспринимаем стрессовый ответ как положительный фактор, но иногда он дает негативный эффект. Интегрированный ответ на стресс (ISR) перекрывает трансляцию белков, когда клетка чувствует опасность, например при вирусной инфекции. Однако аномальный ответ может быть опасен для головного мозга. По-видимому, ухудшение памяти, вызванное травматическим повреждением мозга, обратимо. Исследователи из группы Питера Уолтера (Калифорнийский университет в Сан-Франциско) установили, что ингибитор ISR (ISRIB) способен улучшать функцию мозга путем блокирования ISR, так что этот механизм уже не препятствует нормальному синтезу белка[6]. Замечательно, что использование ISRIB, судя по всему, позволяет восстановить память у животных с травматическим повреждением мозга и потенциально применим при возрастном ухудшении когнитивной функции[7]. На сегодняшний день ISRIB находится на доклинической стадии испытаний[8].
Мишень – вся система целиком: имитация пищевых ограничений
Немногие люди настолько заинтересованы в замедлении старения, как исследователь Рой Уолфорд из “Биосферы-2”, и готовы придерживаться строжайшей диеты, позволяющей достичь всех преимуществ ограничения питания, причем достаточно долго, чтобы добиться результата. Давайте признаемся: голодать трудно, поскольку в ходе эволюции мы были запрограммированы на то, чтобы выживать, поглощая сахара и жиры, но наши сигнальные системы не приспособлены к условиям избытка пищи, возникшим только в современную эпоху. Менее строгие режимы питания, такие как периодическое голодание и интервальное питание, переносятся легче, кроме того, легче придерживаться диеты с помощью продуктов, имитирующих режим голодания (главным образом коктейлей и полуфабрикатов). (А если вам слишком трудно придерживаться диеты, вы можете загрузить на телефон приложение, которое следит за соблюдением выбранного вами режима.) Вероятно, режим имитации голодания не идеальное решение в долгосрочном плане, однако он может помочь при подготовке к операции и в период выздоровления или в совокупности с медикаментозным лечением. Кроме того, выпускаются продукты, содержащие отдельные специфические вещества (например, кетокапроат), которые имитируют кетоз – метаболическое состояние, индуцируемое “кетодиетой”, что избавляет от необходимости придерживаться строгого режима питания.
Многие наиболее известные кандидаты в “антивозрастные” препараты относятся к категории активаторов или имитаторов режима пищевых ограничений или ограничения калорийности питания, поскольку они влияют на активность ключевых биохимических регуляторов – сигнальных молекул, которые в условиях отсутствия пищи вызывают в клетках благотворные изменения. Некоторые из таких препаратов действуют на АМФ-киназу (AMPK), которая, как вы помните, является сенсором энергетического статуса клетки и, следовательно, одним из важнейших компонентов механизма продления жизни в режиме ПО. Активаторы AMPK, такие как метформин, 5-аминоимидазол-4-карбоксамидрибозид (AICAR) и ингибитор mTOR рапамицин, показывают хорошие результаты в отношении продления жизни и здоровой жизни. Даже аспирин может ингибировать mTOR и активировать AMPK. Ингибиторы mTOR также используются для подавления иммунитета и при раке, и следовало бы проверить их эффективность в борьбе с возрастными изменениями. Метформин сейчас проходит проверку в рамках клинических испытаний TAME, о которых я расскажу позже[9].
Еще один подход заключается в поиске имитаторов (“биомиметиков”) рапамицина и метформина или производных природных продуктов, таких как галлат эпигаллокатехина или изоликвиритигенин, которые оказывают благотворное действие при менее выраженном негативном побочном эффекте[10]. Для идентификации малых молекул с аналогичной структурой и для скрининга библиотек соединений в поисках малых молекул (или их сочетаний) используют методы in silico, которые выявляют профиль экспрессии генов, как у рапамицина, но без предсказуемого негативного действия. И, конечно же, как я описывала в главе 7, скрининг генов, проведенный Угу Агиланью, показал: снижение уровня сфингозинкиназы способствует продлению эффекта ПО даже после возобновления кормления C. elegans, что позволяет предположить, что ингибитор этой киназы может быть хорошим миметиком режима ПО. Я пока не слышала о создании лекарства такого рода, но мне кажется, что этот ингибитор был бы удачным решением в финансовом отношении: лекарство заставляет ваше тело думать, что вы все еще на диете, но, когда вы прекращаете его принимать, эффект тоже прекращается (нечто вроде лекарства для усиления интеллекта, к которому пристрастился герой Брэдли Купера из фильма “Области тьмы”).
Вроде бы у нас уже есть неплохие кандидаты на роль подобных лекарств, однако нам нужны препараты с лучшей переносимостью. Рапамицин (его выпускают под разными названиями, например “Сиролимус”) впервые стали применять в качестве иммуносупрессора при трансплантации органов, а затем при некоторых видах рака. Он увеличивает продолжительность жизни многих организмов, но у людей иногда вызывает неприятное и даже опасное побочное действие. Хорошо бы понять, будет ли этот препарат оказывать положительное действие, но с меньшим побочным эффектом, если его использовать в более низких дозах или более краткими курсами, чем для подавления иммунитета. Испытания PEARL (Participatory Evaluation of Aging with Rapamycin for Longevity) как раз были предприняты, чтобы ответить на подобные вопросы за счет анализа безопасности и различных схем приема при варьировании дозы и частоты приема рапамицина[11]. Добровольцы в возрасте от 50 до 85 лет принимали рапамицин (или плацебо, поскольку это были двойные слепые испытания), а потом проходили осмотр с измерением количества висцерального жира, мышечной массы тела, уровня жиров в крови, функции печени и других важных параметров, а также неприятных симптомов. Испытания были начаты в середине 2020 года и должны были завершиться в конце 2023-го, так что мы скоро узнаем, существует ли оптимальная доза рапамицина для борьбы с возрастными метаболическими изменениями.
Хотя механизмы, основанные на ограничении питания, были разработаны с целью замедления старения животных для продления репродуктивного периода, многие исследования в этой области основаны на идее, что генетические механизмы работают одинаковым образом у старых животных в пострепродуктивной фазе и у молодых животных, способных к размножению. Традиционно большинство исследований генетических путей и воздействия лекарств проводятся на протяжении всей жизни животного, хотя модель животных в пострепродуктивной фазе лучше отражала бы то, что происходит с человеком. (У дрожжей продолжительность жизни совпадает с продолжительностью репродуктивного периода, так что эта модель не позволяет ответить на наши вопросы.) Конечно, такой подход понятен в свете методологии эксперимента: либо искомый ген изучают в мутантных организмах, либо исследователи полагают, что максимальный эффект лечения достигается при пожизненном приеме препарата. Это вполне логичные предпосылки на начальных стадиях исследования гена или лекарства. Однако анализ на протяжении всей жизни может быть неверным подходом по двум причинам. Во-первых, лекарство или ген могут перестать работать после завершения репродуктивного периода, и мы должны это знать до того, как затевать испытания препарата. Во-вторых, более оптимистичный взгляд на вещи подсказывает, что при проверке только в пострепродуктивном периоде результат может оказаться лучше. Возвращаясь к нашим рассуждениям по поводу теории антагонистической плейотропии, вспомним, что многие гены, которые, как мы считаем, “способствуют старению”, на самом деле требуются на ранних этапах жизни, но могут наносить вред в более поздние годы. Если их отключить на ранних этапах, нарушается развитие животного, но если сделать это только в конце, действительно можно продлить жизнь, как показано в работе Шона Куррана и его коллег из Университета Южной Калифорнии[12]. Мы не знаем, что делают такие гены в середине репродуктивного периода. Конечно, мы надеемся, что эти пути продолжают функционировать и после завершения репродуктивной фазы. У нас уже есть данные, что назначение рапамицина мышам среднего возраста приводит к увеличению продолжительности жизни, так что возрастной диапазон пациентов для проверки эффективности рапамицина в испытаниях PEARL (50–85 лет) вполне логичен и с некоторой вероятностью лекарство окажется эффективным[13].
Но если нам не повезет, может оказаться, что данные пути уже не функционируют после завершения репродуктивного периода или функционируют у представителей только одного пола. И выяснится, что назначение лекарства для имитации ПО или ослабления сигналов инсулина в пожилом возрасте, когда вы как раз заинтересованы в продлении жизни (а это с большой вероятностью происходит после завершения репродуктивного периода), уже неэффективно. Я считаю маловероятным, что у старых животных эти пути уже не функционируют, но хотелось бы увидеть больше результатов для модельных организмов, отвечающих именно на этот вопрос. Например, недавно с помощью “деградационного” подхода (с применением “дегронов” – меток, регулирующих деградацию белков) исследователи попытались установить, насколько поздно можно отключить выработку рецептора инсулина/инсулиноподобного фактора роста 1 (DAF-2), чтобы продолжительность жизни C. elegans все еще увеличивалась (это напоминает метод Диллина и Кеньон с использованием РНК-интерференции[14], но в данном случае решается проблема возможного прекращения действия механизма РНКи в середине жизни). Замечательно, что при индукции разрушения DAF-2 на 25-й день (когда большинство животных уже умерли) продолжительность жизни оставшихся животных продолжала удваиваться[15]. Это великолепная новость для тех, кто надеется повлиять на инсулиновый сигнальный путь на поздних этапах жизни! Действительно, в 2023 году было проведено исследование двенадцатимесячных мышей, которым постоянно вводили ингибитор субъединицы p110α фосфоинозитид-3-киназы (PI3Ki), алпелисиб (BYL719/Piqray) – противоопухолевый препарат, одобренный FDA. Медикаментозное ингибирование сигнального пути рецептора инсулина/ИФР-1 продлевало жизнь (на 10 %) и улучшало некоторые показатели здоровья, как и предсказывали результаты работы с C. elegans[16].
Хотелось бы увидеть больше результатов для более старых млекопитающих, поскольку это поможет узнать, что будет происходить с пациентами старше 70 лет при приеме лекарств для замедления возрастных нарушений. Кроме того, нужно получить результаты как для мужчин, так и для женщин и понять, каково соотношение мужчин и женщин, отказывающихся от диеты в процессе клинических испытаний. По моим отрывочным данным, женщины реже выдерживают строгий режим ПО, что логично с учетом их гормонального статуса, но лекарства, имитирующие ПО, могут приносить реальную пользу представителям обоих полов или даже больше помогать женщинам, хотя для них у нас меньше экспериментальных данных ввиду вышеназванных трудностей клинических испытаний. В любом случае лекарства, действующие на пути инсулина или ограничительных диет, – хорошие кандидаты для системного воздействия на процессы старения и, следовательно, с большой вероятностью смогут влиять на широкий спектр возрастных нарушений.
Имитация физических упражнений
Я люблю бегать, плавать, ездить на велосипеде и вообще заниматься спортом, но и я не отказалась бы оставаться в форме, изредка пропуская тренировки (или сбросить несколько килограммов и бегать быстрее и дольше). А уж если вы ненавидите физические упражнения, вас точно могут заинтересовать имитаторы физической нагрузки: вместо того чтобы потеть на беговой дорожке, нужно принять таблетку[17]. Ну а для больных диабетом, для людей, прикованных к постели, страдающих от дегенеративных мышечных заболеваний или с хрупким здоровьем имитаторы физических упражнений могут оказаться спасением и поддержать когнитивные функции. Метаболические пути, активирующиеся при ограничении питания и физической нагрузке, во многом перекрываются, особенно в случае упражнений на выносливость, поскольку главной мишенью в обоих случаях является AMPK (как и деацетилаза SIRT1). Упражнения на выносливость стимулируют PCG1α (коактиватор-1α γ-рецептора, зависимого от пролифераторов пероксисом), который, в свою очередь, активирует транскрипционный фактор PPARγ, регулирующий перестройку жировой и костной ткани в ответ на энергетические нужды организма, главным образом за счет изменений транскрипции и митохондриального биогенеза[18]. Эти изменения усиливают окисление жирных кислот и улучшают расходование энергии. Лекарства, которые прямо или косвенно активируют AMPK за счет повышения уровня рибонуклеотида ZMP[111], такие как AICAR и соединение 14, оказывают положительное влияние на уровень глюкозы в крови и массу тела в модельных экспериментах с мышами с ожирением[19]. Эти препараты, как и соединения типа GW1516 (оно же GW501516), синтетического лиганда PPARβ/δ, активаторов REV-ERBα/β или REV-ERRα/γ (это другие элементы путей перестройки мышечной ткани), также способны имитировать физические упражнения на выносливость.
Понятное дело, идея “упражнений в таблетках” не ускользнула от внимания группы заинтересованных лиц, специализирующихся на применении лекарств в спорте, – профессиональных мошенников. Можно скептически относиться к эффективности подобных препаратов, однако спортсмены (особенно те из них, кто готов идти на обман), судя по всему, в них верят. Эти современные препараты чрезвычайно привлекательны в качестве спортивного допинга, поскольку, в отличие от синтетических стероидов, вещества типа AICAR присутствуют в организме естественным образом, так что злоупотребление ими трудно выявить. Всемирное антидопинговое агентство включило AICAR и GW1516 в список запрещенных веществ вскоре после их появления. В 2012 году распространители допинга связались с испанской командой велогонщиков, и их врач Альберто Бельтран Ниньо был арестован за распространение AICAR и других запрещенных соединений среди спортсменов[20]. В России во время зимних Олимпийских игр была создана целая допинговая программа, и некоторые спортсмены показали положительный результат при проверке на GW1516 (его еще называют эндуроболом), в том числе Елена Лашманова, завоевавшая золотую медаль в соревнованиях по спортивной ходьбе на 20 километров на Олимпийских играх 2012 года, а также некоторые велогонщики[21]. Понятно, что оборотная сторона приема имитаторов физических упражнений (кроме моральной проблемы мошенничества) заключается в риске приема препаратов, безопасность которых еще не доказана. Вообще говоря, некоторые из веществ, способствующих усилению физических возможностей, повышают вероятность быстрого развития рака, и необходимо тщательно проверить долгосрочный эффект этих препаратов в ходе клинических испытаний.
Другие механизмы влияют на митохондрии в стареющих клетках напрямую, способствуя устранению поврежденных митохондрий. Например, метаболит содержащегося во фруктах эллаготанина уролитин А из кишечной микробиоты индуцирует митофагию в клетках C. elegans и в клетках млекопитающих и улучшает мышечную функцию старых крыс[22]. Не удивительно, что теперь уролитин А производят и продают в качестве пищевой добавки. Пока это средство кажется намного более безопасным, чем 2,4-динитрофенол (ДНФ), который тоже действует на митохондрии; во время Первой мировой войны это вещество использовали для изготовления бомб. ДНФ разделяет процессы окислительного фосфорилирования и расходования энергии, что приводит к повышению скорости метаболических процессов и быстрой неконтролируемой потере массы тела. В результате контакта с этим веществом рабочие на военных заводах худели, у них поднималась температура, и многие умирали. Эффект снижения массы тела привлек к себе внимание (а гибель рабочих, по-видимому, нет), и ДНФ стали продавать под видом диетических таблеток. Это вещество чрезвычайно токсично, и в какой-то момент в США его все же запретили, но некоторые люди его по-прежнему принимают, особенно те, кто занимается бодибилдингом и стремится избавиться от жировой массы. Теперь появилась возможность приобрести ДНФ через интернет, и количество смертей вновь увеличилось[23].
Несмотря на обеспокоенность по поводу допинга и риска долгосрочного влияния некоторых подобных препаратов, безопасное использование имитаторов физических упражнений, судя по всему, скоро станет реальностью. И хотя в первую очередь лечение будет предназначаться людям с генетическими нарушениями, как минимум некоторые имитаторы физических упражнений в ближайшем будущем станут эффективными препаратами для борьбы с возрастными изменениями.
“Синдром блестящего объекта”:
спорная роль ресвератрола и сиртуинов в регуляции продолжительности жизни
В начале 2000-х годов полифенол ресвератрол из красного вина стал любимым детищем исследователей, занимавшихся вопросами долголетия, и, похоже, еще большую популярность он приобрел в средствах массовой информации. Ресвератрол относится к группе небольших полифенолов, называемых стильбенами и первоначально обнаруженных в кожице красного винограда и других темных ягод. Эта молекула привлекла внимание не только потому, что казалась долгожданным “фонтаном молодости”, но еще и потому, что вроде бы помогала объяснить “французский парадокс”: почему французы употребляют в пищу много жиров, но при этом не полнеют. Возможно, причина в красном вине (авторы статей дружно забывали о других факторах, таких как маленькие порции, ходьба и, важнее всего, мощная система общественного здравоохранения). Исследователи из группы Дэвида Синклера показали, что ресвератрол увеличивал продолжительность репликативной жизни дрожжей, и в более поздних экспериментах с червями (см. рамку), дрозофилами и мышами был обнаружен аналогичный эффект. Предполагалось, что ресвератрол, как и перечисленные выше вещества, тоже действует через сигнальный путь, включающийся при пищевых ограничениях. Вопрос этот до сих пор обсуждается[24], но в целом принято считать, что в дрожжах ресвератрол оказывает положительное действие через активацию белка Sir2, а в других организмах – через сиртуины. Как упоминалось в главе 7, сиртуины – это обширное семейство белков с активностью деацетилаз или моно-АДФ-рибозилтрансфераз, а некоторые являются деацетилазами гистонов. В разных клеточных компартментах (в ядре, цитоплазме или митохондриях) обнаруживаются SIRT с разной субстратной специфичностью, молекулярными функциями и клеточными ролями (например, метаболической). Сначала исследователи из группы Леонарда (Ленни) Гуаренте в Массачусетском технологическом институте показали, что активация Sir2 продлевает репликативную жизнь дрожжей, что указывало на естественную связь с ресвератролом. В 2007 году Синклер и его партнер Кристоф Вестфаль создали компанию по выпуску производных ресвератрола Sirtris Pharmaceuticals, которую в 2008 году продали концерну GlaxoSmithKline за 720 миллионов долларов.
На протяжении нескольких лет ресвератрол и активаторы сиртуинов (STAC) находились в центре внимания в исследованиях долгожительства, но потом потеряли популярность по нескольким причинам. Хотя многие исследовательские группы показали, что ресвератрол влияет на продолжительность жизни и метаболизм целого ряда организмов, осталось непонятным, происходит ли это за счет специфической активации сиртуинов или по каким-то другим механизмам, не связанным с сиртуинами[25]. Исследователи из группы Синклера анализировали активность гистоновой деацетилазы in vitro с помощью флуоресцентного метода (с удачным названием Fluor-de-Lys[112]), чтобы показать, что ресвератрол и его производные STAC активируют SIRT1. Эффективность ресвератрола для специфической активации сиртуинов в дрожжах поначалу подвергалась сомнению, поскольку из результатов исследований in vitro следовало, что активация сиртуинов на самом деле была опосредована флуоресцентной меткой, использованной в анализе Fluor-de-Lys, а не самим ресвератролом[26]. Более того, некоторым группам не удалось воспроизвести положительный эффект ресвератрола или повышенной экспрессии сиртуинов[27]. Также появились доказательства, что увеличение продолжительности жизни при ограничении калорийности питания не связано с Sir2 (что указывает на наличие нескольких нисходящих сигнальных путей, активируемых при ограничении калорийности питания), и штамм дрожжей без Sir2 все равно отличается увеличенным репликативным периодом жизни. Таким образом, выводы о влиянии ресвератрола были неоднозначными. Теперь принято считать, что ресвератрол полезен только тем мышам, которых кормят жирной пищей, что обескураживает, если вы худощавы и хотите жить долго, но это может быть хорошей новостью для людей с преддиабетом или метаболическими нарушениями. Активация большинства сиртуинов, судя по всему, оказывает благотворное влияние, хотя они действуют в разных местах и выполняют разные функции, однако в ранних работах исследователи не пытались выяснить, как добиться специфической активации ресвератролом только одного конкретного сиртуина. И “культ SIRT1” (выражение Чарлза Бреннера из Национального медицинского центра “Город надежды”, в чьей лаборатории впервые было установлено, что никотинамидрибозид является “неожиданным” предшественником NAD+ и питательным компонентом в составе молока) начал угасать[28]. Концерн GlaxoSmithKline остановил продвижение соединения SRT501, разработанного компанией Sirtris, а затем закрыл и саму компанию[29].
В 2013 году группа Синклера опубликовала в журнале Science результаты работы, в которой путем осуществления точечной мутации пытались показать, что для действия ресвератрола in vivo действительно требуется SIRT1 и что это действие может быть опосредовано его субстратами; авторы назвали этот механизм “ассистированной аллостерической активацией”. Иными словами, по их мнению, ресвератрол действительно связывается с SIRT1, но делает это при помощи белка, который он деацетилирует, такого как FOXO. Не могу сказать, была ли полностью восстановлена репутация ресвератрола, поскольку о неудаче компаний Sirtris/GSK известно гораздо больше, чем об этой статье, и в сфере биотехнологических исследований “средств против старости” эта история продолжает служить либо предостережением, либо источником вдохновения, в зависимости от точки зрения.
Тут я попадаю под перекрестный огонь. Я работала в лаборатории Синтии Кеньон после защиты диссертации, когда прочла первую статью Синклера о влиянии ресвератрола на продолжительность жизни дрожжей и решила проверить, не вызывает ли он аналогичный эффект и у червей. Я заказала ресвератрол производства компании Sigma из расчета концентрации, которая проходила бы через кожу червя (мне казалось, что нужно взять примерно в 10 раз больше, чем при работе с дрожжами), нашла несколько чашек (довольно старых) с бактериальной питательной средой, распределила по ним растворенный в спирте ресвератрол (или просто спирт на контрольных чашках) и посадила на них несколько червей, чтобы измерить их продолжительность жизни. Через несколько недель, пока эксперимент еще продолжался, я была вынуждена ненадолго уехать, чтобы пройти интервью для приема на работу, и попросила коллег подсчитывать умирающих червей. Вернувшись назад и взглянув на результаты, я удивилась: черви на чашках с ресвератролом жили на 40 % дольше! Я повторила эксперимент, но эффект оказался чуть слабее: я приготовила свежие чашки, и, возможно, бактерии переварили часть ресвератрола. Далее я поместила на чашки с ресвератролом мутантов с целью установить роль отдельных генетических путей. Судя по всему, для проявления эффекта требовался ген sir-2, что полностью соответствовало данным Синклера. Я сочла, что мой научный руководитель Синтия Кеньон не очень заинтересована в проведении этих исследований (кроме того, они с Леонардом Гуаренте организовали компанию Elixir – одну из первых компаний, занявшихся замедлением старения), и прекратила эту работу. Позднее на конференции в Колд-Спринг-Харбор, как раз после горячей дискуссии между Синклером и Кеберлейном о том, работает ресвератрол или нет, я спускалась в туалет, столкнулась с ними на лестнице и рассказала о том, что обнаружила. Я никогда не публиковала результаты работы с ресвератролом. Позднее в моей лаборатории было установлено, что трансгенный штамм, производящий небольшое количество копий SIR-2, действительно живет дольше[113] вопреки другим данным[114], и это дополнительно подогрело дебаты. Продолжительность жизни увеличивалась всего на 15 %, но результат был значимым и воспроизводимым, хотя его нельзя сравнить с удвоением срока жизни мутантов daf-2, так что изучение sir-2 нас не очень сильно привлекало.
Роль NAD+
Вне зависимости от того, влияют ли ресвератрол или сиртуины на продолжительность жизни или нет, общепризнанный центральный элемент многих внутриклеточных биохимических механизмов, способствующих долгожительству, – кофермент никотинамидадениндинуклеотид, NAD+. Этот кофактор и его предшественники, такие как никотинамид и витамин В3 (ниацин), чрезвычайно важны для здоровья человека. Например, в начале 1900-х годов в США произошло несколько вспышек пеллагры – в тех районах, где кукурузу перед употреблением в пищу не подвергали процедуре никстамализации (обработке щелочами), традиционно применявшейся американскими индейцами[115]. Без никстамализации содержащийся в кукурузе ниацин остается в неусвояемой форме. Позднее выяснилось, что пеллагра – результат дефицита ниацина: для удешевления транспортировки кукурузы со Среднего Запада зерна очищали от внешней оболочки, в которой как раз содержится ниацин[30]. Эта эпоха “Джима Кроу”[116] с обменом дешевой кукурузы на хлопок вызвала в южных штатах вспышку пеллагры, которая длилась 40 лет и закончилась только тогда, когда Америке во время Второй мировой войны понадобились здоровые солдаты и в пищевые продукты стали добавлять витамины, в том числе ниацин[31].
Молекула NAD+ привлекла внимание исследователей, занимающихся старением, поскольку она участвует во многих важнейших механизмах: митохондриальным ферментам NAD+ нужен в связи с его окислительным потенциалом (способствуя окислению, он переходит в восстановленную форму NADH) для образования АТФ в электрон-транспортной цепи; кроме того, он требуется для функционирования различных белков и сиртуинов (NAD+-зависимых протеиндеацетилаз)[32]. Предшественник NAD+ никотинамидрибозид в клетках превращается в NAD+. Вот почему в качестве пищевой добавки (см. раздел “Нутрицевтики и космецевтики”) для повышения внутриклеточного содержания NAD+ продают именно его, а не сам NAD+, который хуже усваивается. Никотинамидмононуклеотид тоже проходит испытания как средство для замедления старения и борьбы с возрастным бесплодием у женщин, поскольку предполагается, что он способен замедлить снижение функциональности ооцитов[33].
Безумный энтузиазм прессы по поводу возможностей ресвератрола и сиртуинов оказал на исследования продолжительности жизни смешанное влияние. В области исследований старения эти темы доминировали на протяжении нескольких лет. Невозможно было не услышать о ресвератроле, о Sir2, об ученых, работавших с дрозофилами, и, как ни странно, о том, чем питались эти самые ученые (как будто это имело отношение к науке). С одной стороны, такие новости привлекли к исследованиям старения новых людей, и это замечательно. С этого началась работа нескольких новых компаний, что хорошо как минимум для самих ученых, а если работа окажется успешной, это внесет важный вклад в укрепление здоровья людей. С другой стороны, внедрение ресвератрола и сиртуинов в качестве “источника молодости” вызвало скептическую реакцию, особенно с тех пор, как стало известно, что на продолжительность жизни большинства животных гораздо более сильное влияние оказывают другие пути, в частности инсулиновый сигнальный путь, но эта информация не распространялась в широких кругах, и ресвератрол и сиртуины рекламировались как единственное средство для продления жизни. А более поздние неудачные попытки воспроизвести эффект ресвератрола и отсутствие дополнительной информации о действии сиртуинов подорвали доверие к исследованиям. Наверное, это была естественная реакция на чрезмерный энтузиазм в отношении возможностей ресвератрола и сиртуинов, и они еще себя проявят – мы увидим, как эта игра развернется в долгосрочном плане.
Факторы крови и другие системные регуляторы продолжительности жизни
Стареющие клетки, как несчастливые семьи, умирают по-разному. Клеточные процессы должны быть скоординированы таким образом, чтобы животное жило достаточно долго, чтобы успешно размножиться. Эти пути связаны на системном уровне выше уровня регуляции пролиферирующих и непролиферирующих клеток. Ограничение потребления калорий – не единственный способ продления жизни, как я многократно повторяла на протяжении всей книги. И о методах борьбы со старением можно рассуждать аналогичным образом: если мы замедляем старение только пролиферирующих или только непролиферирующих клеток, это не увеличит продолжительность жизни, даже если наши методы позволяют эффективно препятствовать какому-то конкретному механизму клеточного старения, поскольку другие механизмы в конечном итоге приведут к отказу органа.
К системным факторам, конечно же, относится инсулиновый сигнальный путь, гормон роста FGF21, а также факторы крови, такие как Klotho и GDF11. Несколько биотехнологических венчурных компаний, в числе которых Elevian, Rejuvenate Bio и Alkahest, пытаются внедрить эти факторы в качестве средства против старения – либо в виде отдельных факторов, либо в виде набора молекул из плазмы крови[117]. Некоторые из этих молекул одновременно проходят проверку как терапевтические средства для борьбы с диабетом, метаболическими нарушениями и нейродегенеративными расстройствами (в частности, с болезнью Альцгеймера), так что вполне возможно, что эти новые системные подходы помогут также и в случае нормальных возрастных изменений. (Другая идея – удалить из крови “старые” факторы, но эта задача намного сложнее.) В этом контексте мне очень нравится работа, выполненная в лаборатории Сола Вилледы в Калифорнийском университете в Сан-Франциско. Исследователи обнаружили, что факторы крови от физически активных мышей могут улучшать когнитивную функцию малоподвижных мышей. Это непрямое влияние, поскольку в данном случае роль плазматического фактора играет фермент печени Gpld1, который изменяет проведение сигнала после расщепления GPI-заякоренного субстрата[34]. Такое лечение проводить сложно, однако вполне вероятно, что удастся создать хорошие лекарственные препараты на основе других факторов крови, стимулированных физическими упражнениями.
Сенотерапевтика: целимся по стареющим клеткам
Стареющие клетки опасны не только тем, что перестают выполнять свою функцию, но и тем, что секретируют токсичные вещества, повреждающие соседние клетки, – этот эффект называют секреторным фенотипом, ассоциированным со старением (SASP)[35]. Некоторые клетки отказываются умирать и запускают механизмы, блокирующие программируемую клеточную смерть (апоптоз), которая должна наступать при повреждении клеток. Сенолитики – это лекарства, которые бьют по стареющим клеткам и их уничтожают; они полезны для сглаживания возрастных воспалительных процессов, при раке, диабете, атеросклерозе и других возрастных заболеваниях, что дает фармацевтическим компаниям дополнительные параметры для оценки эффективности препаратов против старения, кроме продления жизни (см. ниже). Сенолитики первого поколения, такие как навитоклакс и дазатиниб, были созданы исходя из теоретических предпосылок, а другие идентифицированы в ходе широкого скрининга. Есть препараты, которые активируют уничтожение стареющих клеток иммунной системой. Сеноморфные препараты подавляют старческий фенотип и блокируют SASP, не убивая клетки[36]. А еще один подход заключается в том, чтобы вывести из организма опасные сигнальные молекулы. Несколько компаний, разрабатывающих сенолитики для клинического применения, успешно провели первую фазу клинических испытаний, но препараты не прошли вторую фазу (например, для борьбы с остеоартритом). Однако некоторые современные методы борьбы с болезнями глаз, судя по всему, хорошо проявляют себя и на второй фазе испытаний. Несмотря на первые неудачи, лекарства против стареющих клеток могут оказаться одними из первых антивозрастных препаратов, которые появятся на рынке благодаря фундаментальным исследованиям долголетия.
Омоложение, перепрограммирование и регенерация: генная терапия и другие методы
Некоторые исследования направлены на развитие терапевтических методов регенерации и возмещения погибающих клеток, в частности таких клеток, которые должны делиться, но с годами теряют эту способность. Может показаться, что стволовые клетки открывают двери в бессмертие, и биотехнологические компании, работающие с ними, используют самые фантастические технологии: выращивание органов в условиях in vitro, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (собственные клетки пациента превращают в стволовые клетки и с их помощью изучают и обновляют ткани), отбор клеток из плаценты после родов, аллотрансплантация тканей, эпигенетическое перепрограммирование, парабиоз и генная инженерия – вот перечень методов из разряда научной фантастики.
Удивительно, но некоторые исследователи, занимающиеся вопросами старения, почти с религиозной убежденностью полагают, что все проблемы старения сводятся к функции теломер. Теломеры оказались в центре биотехнологических исследований старения уже много лет назад. Например, сохранение теломер за счет экспрессии теломеразы (hTERT) в стареющих клетках может предотвратить остановку репликации при достижении предела Хейфлика. Укорочение теломер приводит к старению клеток, а клетки, производящие больше теломеразы, живут дольше (как минимум in vitro). Действительно, выяснилось, что столетние евреи-ашкеназы имеют более длинные теломеры и производят больше теломеразы hTERT, что подтверждает эту гипотезу[37]. Но главная проблема любого метода с усилением активности теломеразы – повышается вероятность развития рака, поскольку при раке происходит именно это: клетки становятся бессмертными. В злокачественных опухолях повышен уровень hTERT, и именно hTERT является мишенью иммунотерапии при меланоме[38], что показывает, как плохо, когда функция теломеразы в клетках выходит из-под контроля. Вероятно, преимущество долгожителей как раз в наличии механизмов, которые не только дольше поддерживают жизнь клетки, но и предотвращают развитие рака в результате этих изменений. Трудно оценить пользу или функциональность молекул, “активирующих теломеразу”, пока FDA не санкционирует соответствующие испытания, но на сегодняшний день старение вообще не входит в список проблем, которыми занимается FDA. (Судя по всему, нормальный сон и физическая активность помогают поддерживать правильную длину теломер, и хорошо бы понять, как это происходит, не приводя к развитию рака.) Активизация hTERT на сегодняшний день не находит широкого применения, однако компания Libella Gene Therapeutics вложила миллион долларов пациентов в клинические испытания генной терапии, направленной на усиление теломер; FDA не дало разрешения на проведение этих испытаний, и их проводили в клинике около Боготы в Колумбии[39]. Нет нужды говорить, что такой подход кажется некорректным с этической точки зрения.
Как минимум один человек действительно верил в потенциал метода усиления теломер. Речь идет о сорокачетырехлетней Элизабет Перриш – отчасти домохозяйке, отчасти служащей, ставшей главным исполнительным директором биотехнологического стартапа, занятого проблемами долгожительства. Она отправилась в Колумбию и сделала себе несколько десятков неразрешенных “антивозрастных” инъекций теломеразы и ингибитора миостатина, став “нулевым пациентом”. По ее заявлениям, теломеры ее белых клеток крови теперь на 9 % длиннее, чем до начала лечения (этот показатель находится в пределах нормальной вариабельности длины теломер, 10 %, и поэтому не является чем-то замечательным), однако эти данные не были опубликованы и не были отрецензированы другими исследователями[118].
Методы генной терапии развиваются медленнее не потому, что “многие ученые не перестают пререкаться”, как уверяет Элизабет Перриш, а скорее из-за серьезных рисков, которые требуется тщательно проверять и контролировать. Совершенно ясно, что это не те методы, которые можно продемонстрировать в клинике, а потом в один прекрасный день воспроизвести без контроля и наблюдения; в частности, некоторые отрицательные последствия, такие как лейкоз, проявляются не так быстро, как острая иммунная реакция.
В 1990-е годы на генную терапию возлагали большие надежды, однако исследования были остановлены в 1999 году после смерти восемнадцатилетнего Джесса Гелсингера, погибшего в результате массивного иммунного ответа на аденовирусный вектор, с помощью которого вводили ген, предназначенный для исправления его метаболического нарушения – частичной недостаточности орнитинтранскарбамилазы[40]. Кроме того, у нескольких мальчиков, которых лечили от тяжелого комбинированного иммунодефицита, впоследствии развился лейкоз, по-видимому, в результате случайного встраивания корректирующего гена в геном в таком месте, что это активировало гены, вызывающие лейкоз[41]. Я пишу про эти случаи, чтобы подчеркнуть, что, хотя генная терапия – многообещающий метод, это не игрушка. После остановки исследований многие процедуры были пересмотрены, многие проблемы – как технические, так и юридические – были решены, и исследования впоследствии возобновились. Благодаря использованию другого вирусного вектора (аденоассоциированного вектора) метод успешно применяют для борьбы с некоторыми формами слепоты, атрофии мышц спины, а также другими состояниями, особенно в случае тяжелых детских заболеваний.
В рамках нашего рассказа интересно упомянуть испытания метода генной терапии для борьбы с болезнью Альцгеймера, которые проводятся в Медицинском колледже Вейла с 2019 года. Пациенты старше 50 лет с двумя копиями вредоносной аллели APOE4 и с умеренными нарушениями когнитивной функции проходят проверку когнитивных способностей и ПЭТ-сканирование, а затем им в нервную систему вводят “правильную” аллель APOE2[42]. К числу анализируемых параметров относятся безопасность препарата и дозировка, когнитивный статус пациентов, маркеры в спинномозговой жидкости и наличие амилоидных бляшек. Также сейчас проходят испытания методы генной терапии для лечения пациентов с болезнью Хантингтона (третья фаза испытаний, начиная с 2017 года) и несколько испытаний, направленных на борьбу с болезнью Паркинсона[43]. Есть надежда, что генная терапия поможет бороться как минимум с несколькими аспектами старения. Риск развития раковых заболеваний – главное опасение относительно технологий, нацеленных на увеличение длины теломерных фрагментов или усиления регенерации в целом, так что теломеры, возможно, не оптимальная мишень (в отличие от генетических повреждений, связанных со специфическими возрастными заболеваниями). В борьбе с некоторыми видами рака успешным оказалось применение методов иммунотерапии, но мы пока не знаем точно, существуют ли подходящие мишени для такого воздействия при борьбе с возрастными проявлениями, например для воздействия на сенолитические клетки.
Быстрое развитие методов редактирования генома с помощью технологии CRISPR позволит действовать более специфично и избежать некоторых опасных побочных эффектов первых терапевтических подходов[44]. В частности, исследователи из группы Дэвида Лю сообщали, что выполняли редактирование оснований в условиях in vivo для исправления мутации белка ламина А, вызывающей прогерию Хатчинсона – Гилфорда, в мышах и в культуре фибробластов от пациентов с этой болезнью[45]. Есть надежда, что данный подход при правильном мониторинге иммунного ответа вскоре найдет применение для лечения детей и поможет предотвратить это ужасающе быстрое наступление старости. Недавний успех в применении антисмысловых олигонуклеотидов (например, при болезни Баттена)[46] позволяет надеяться, что манипуляции с малыми РНК тоже смогут стать мощным инструментом персонифицированной медицины.
Судя по всему, мишенью для регенерации должны быть специфические клетки и ткани, поскольку задача состоит в обновлении клеток специфического типа, которые теряются из-за болезни или старости. Например, недавно путем активации трех из четырех факторов Яманаки (транскрипционных факторов OSK: Oct4, Sox2 и Klf4) в ганглионарных клетках сетчатки (в периферических нейронах) удалось восстановить зрение у модельных мышей с возрастной потерей зрения[47]. Эти результаты показывают, что методы регенерации могут стать способом лечения при возрастных нарушениях, возможно, даже при поражении нейронов центральной нервной системы. Конечно, пока рано говорить о клиническом применении. Прежде чем мы сможем восстанавливать утерянные нейроны головного мозга, нужно не только научиться экспрессировать факторы Яманаки в клетках и возвращать эти клетки в тело пациента с помощью генетических манипуляций, но также решить проблему преодоления гематоэнцефалического барьера. Однако этот подход уже сейчас имеет большой потенциал при возрастных заболеваниях глаз (и, судя по всему, переходит в стадию клинических испытаний). Впрочем, как при любой терапии такого рода, необходимо проявлять крайнюю осторожность при введении генетически измененных клеток в тело пациента.
Следующий уровень регенерации – восстановление и замена органов. Возможно, это более понятный путь, чем все те методы, которые я описывала выше, поскольку врачи уже несколько десятилетий занимаются пересадкой органов и заживлением ран. Выращивание новых органов из собственных дифференцированных иПСК пациента позволяет снизить осложнения со стороны иммунной системы, поэтому данная задача находится в центре внимания нескольких проектов. Но опять-таки следует скептически относиться к заявлениям медицинских центров, рекомендующих применение стволовых клеток, поскольку иногда они кажутся слишком радужными, чтобы быть правдой.
Действительно ли нам нужны новые лекарства для борьбы со старением? В настоящее время к выпуску на рынок в основном готовятся препараты, эффективный механизм действия которых был доказан в лабораторных условиях. Возможно, этого достаточно для понимания молекулярных и генетических путей, но это не решает реальных медицинских проблем: лекарства должны быть безопасными, биодоступными[119] и эффективными, а в случае когнитивных нарушений должны проходить через гематоэнцефалический барьер, что сложно. Нам повезло, что несколько старых препаратов, таких как метформин и рапамицин, уже использовались ранее на протяжении десятков лет, так что их проще приспособить для борьбы с возрастными заболеваниями. Однако даже в таких случаях для проведения клинических испытаний требуется масса усилий и денег (см. ниже раздел об испытаниях TAME), но мы надеемся, что эти первые испытания проложат более легкий путь на будущее.
Уже есть несколько препаратов, которые хотя бы отчасти связаны с замедлением старения; многие из них собраны в базе данных DrugAge, в которую входят сотни геропротекторов[48]. В этой базе данных представлены показатели продолжительности жизни при применении лекарств, проверенных на модельных организмах. Я уже упоминала межлабораторную программу Intervention Testing Program (ITP), финансируемую Национальными институтами здравоохранения, задача которой – идентифицировать подходящие препараты по их влиянию на продолжительность жизни и здоровой жизни у самцов и самок мышей (а также аналогичную программу для C. elegans под названием CITP)[49]. Ученые выдвигают на рассмотрение препараты с обоснованиями для проверки, указывая предполагаемую дозировку и метод введения. Положительные результаты уже получены для аспирина, рапамицина, 17α-эстрадиола, акарбозы, нордигидрогваяретовой кислоты, протандима и глицина, и многие вещества все еще проходят испытания[50]. Несколько обширных библиотек малых молекул, созданных в академических и биотехнологических лабораториях, куплены крупными компаниями, которые занимаются вопросами долголетия и теперь проводят анализ этих веществ в отношении их влияния на продолжительность жизни. Но может оказаться, что существуют более эффективные малые молекулы или совершенно другие классы препаратов, которые безопаснее, функционируют в более низких дозах и вызывают меньше побочных эффектов. Такие вещества можно обнаружить при широкомасштабном скрининге или с помощью технологий с применением искусственного интеллекта, направленных на поиски новых молекул, воздействующих на разные аспекты старения.
Изучая возможность “переноса данных” об эффективности геропротекторов в модельных системах на испытания на человеке, Янссенс и Хауткопер недавно проанализировали список препаратов из базы данных DrugAge. Они проверили вероятность возникновения побочных эффектов, о которых сообщается в базе данных SEP-L1000, суммируя все побочные эффекты для каждого соединения (среди них были как серьезные недостатки, такие как боль, головокружение, недомогание и гипертензия, так и некомфортные состояния, такие как вздутие живота)[51]. Пользуясь этой информацией, они идентифицировали потенциальные геропротекторы с наименьшим количеством побочных эффектов и с более высокой вероятностью увеличения продолжительности жизни. Лучшими кандидатами оказались спермидин, клофибрат, D-глюкозамин и галловая кислота, которые вызывали максимальное увеличение продолжительности жизни при сравнительно слабом побочном действии вроде сыпи и тошноты (а не остановки сердца или смерти!). Составление такого иерархического списка на основании предшествующей клинической информации – очень ценное подспорье для скорейшего продвижения лекарств из лаборатории в клиническую практику.
Сложности создания эффективных препаратов для борьбы со старческими недугами очевидны сразу: как понять, что лекарство действительно замедляет старение и позволяет жить дольше? Легко убедиться, что выбранная молекула продлевает жизнь червей, дрозофил или мышей, поскольку испытания в таких системах можно провести очень быстро и на большом количестве особей для сбора статистически достоверных данных. Но с людьми ситуация совсем иная из-за вариабельности результатов, этических аспектов, а также потому, что временные рамки испытаний измеряются десятилетиями. Как провести клинические испытания, чтобы проверить эффективность препарата для продления жизни? И даже если вы придумаете, как это сделать, в настоящее время FDA не признает старение показанием для испытаний, так что пока невозможно получить разрешение FDA на выпуск препарата для продления жизни. Чтобы превратить лабораторные достижения в методы лечения, биотехнологические компании используют пока другие подходы, двигаясь по нескольким направлениям. Одна стратегия состоит в том, чтобы аппроксимировать старение тем или иным возрастным недугом (например, остеоартритом или возрастной дегенерацией макулы). Другой подход заключается в разработке соединений и методов диагностики, которые можно внедрять без согласия FDA. В третьем варианте компании занимаются созданием и скринингом новых библиотек препаратов или используют искусственный интеллект для идентификации новых веществ, которые напрямую нацелены на увеличение продолжительности жизни в модельных системах, но это не избавляет от необходимости в какой-то момент решать проблемы с FDA. Ну а четвертая возможность – использовать наших собственных домашних животных (собак) для оценки продолжительности здоровой жизни и влияния препаратов, которые могут ее увеличивать.
Оценка “антивозрастных” препаратов по их влиянию на возрастные заболевания
Важнейший аспект биотехнологических разработок методов продления жизни: замедление старения помогает отсрочить начало многих возрастных заболеваний (болезней сердца, нарушения когнитивной функции, рака, нейродегенеративных нарушений, артрита и др.), которые так пугают людей. Задача большинства исследований в области геронтологии не в том, чтобы позволить людям жить как можно дольше, а в том, чтобы снизить вероятность возрастных заболеваний и соответствующего ухудшения качества жизни. Проявлений возрастных изменений может быть множество, поскольку с возрастом многое начинает происходить неправильно и либо вызывать дискомфорт, либо лишать дееспособности. Необходимость увеличивать продолжительность жизни при максимальном сохранении самостоятельности, когнитивной функции и подвижности очевидна, но не менее важно добиться снижения вероятности развития рака, артрита, сердечно-сосудистых заболеваний, метаболических нарушений, глухоты, слепоты и различных других дегенеративных и нейродегенеративных заболеваний. Конечно же, существуют компании, занятые этими частными проблемами, например проблемой рака и нейродегенеративных нарушений. Однако некоторые компании, занимающиеся вопросами продления жизни, целятся не по каждой из этих болезней в отдельности, а пытаются замедлить старение, поскольку это может ударить по многим болезням одновременно. Но поскольку в настоящее время FDA не признает старость заболеванием, да и испытания в любом случае длились бы очень долго, пока трудно и, возможно, бессмысленно пытаться проводить испытания препаратов в связи с их влиянием на продолжительность жизни. (Впрочем, испытания метформина в рамках исследования TAME могут изменить ситуацию, см. ниже.) Возможно, имеет смысл использовать возрастные заболевания в качестве аппроксимации старения: если вам удастся показать, что лекарство замедляет возрастные заболевания и безопасно, FDA может его одобрить. Если лекарство к тому же продлевает жизнь или отодвигает начало других возрастных заболеваний, будет считаться, что у него есть положительное побочное действие. Иллюстрация такого подхода – лечение больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями: широкое распространение статинов уже помогает продлевать жизнь. Аналогичная ситуация наблюдается и в отношении противодиабетических препаратов, поскольку с возрастом возрастает вероятность развития метаболических нарушений, и противодиабетические лекарства – среди лучших кандидатов на роль системных препаратов для продления жизни.
Некоторые компании уже придерживаются такой стратегии – проверяют влияние лекарств на специфические возрастные заболевания в качестве аппроксимации действия антивозрастных препаратов[120]. Например, компания Unity Biotechnology занимается поиском сенолитиков (препаратов, нацеленных на стареющие клетки) на основании их способности влиять на развитие возрастных заболеваний, а не продлевать жизнь. На начальных стадиях испытаний сенолитиков для ослабления симптомов остеоартрита были получены хорошие результаты, но испытания не прошли вторую фазу. Почему – мы не знаем: была ли выбрана “неправильная” болезнь, молекулярная модель, доза, молекула или способ введения? Все это можно обсуждать, но, судя по всему, компания уже движется дальше и переключилась на другую мишень – возрастные заболевания глаз (возрастную дегенерацию макулы и диабетический отек макулы). Их препарат UBX1325 прошел первую фазу испытаний и подавал надежды в начале второй фазы, так что через несколько лет у нас будут результаты. В планах компании проверка других препаратов в связи с другими возрастными заболеваниями, в том числе с нарушением когнитивной функции и нейродегенеративными заболеваниями. Хотя испытания лекарства против остеоартрита потерпели неудачу, они проложили дорогу разработчикам, пытающимся бороться со старостью фармацевтическими методами (кроме того, эти результаты отрезвляют, учитывая слишком радужные заявления о “победе над старением”, которые звучали в начале 2000-х годов).
Некоторые компании делают упор не на продление жизни, а на борьбу с сердечно-сосудистыми заболеваниями или выбирают в качестве мишени рак либо нейродегенеративные расстройства[52]. Еще одна возможная мишень – ожирение. В частности, проходят проверку производные митохондриальных пептидов (например, гормон MOTS-c), которые закодированы в геноме митохондрий, поскольку эти мышечные пептиды могут действовать на системном уровне, подобно инсулину. Замечательным образом недавние эксперименты на старых мышах показали, что периодическое назначение MOTS-c улучшает многие параметры здоровья[53], но, понятное дело, этот результат нужно подтвердить на людях. Старение мышц – еще один параметр, который легко анализировать в клинических условиях, поскольку увеличение массы и силы мышц, а также их репарация проявляются с очевидностью. Компания BioAge изучает роль активации рецептора секретируемого пептидного гормона – рецептора апелина J, а также активации пути, инициируемого гипоксией (с участием индуцируемого гипоксией фактора-1 и пролилгидроксилазы, HIF-1-PR), – в сокращении силы мышц, что поможет улучшить качество жизни в старости. Еще одно возможное направление исследований связано с возрастным воспалительным процессом, инфламмейджингом, и для такого анализа существуют надежные маркеры. Ослабление воспаления чрезвычайно важно при заражении вирусом COVID-19 и, возможно, при его долгосрочных последствиях, которые мы пока не очень хорошо изучили.
Хотя подобные компании заняты изучением специфических возрастных заболеваний, можно сказать, что они занимаются проблемами старения и продления жизни. Будет интересно, если выяснится, что какие-то из их препаратов не только позволяют бороться с конкретным заболеванием, но и продлевают жизнь.
В настоящее время расширяется спектр возможностей для измерения “биологического возраста” человека и предсказания продолжительности жизни с помощью биологических маркеров. Но мы не знаем, насколько точен такой анализ, и важно отметить, что он проводится без разрешения FDA. Первые продукты из этой категории появились благодаря открытию теломерных повторов и фермента теломеразы, которая их удлиняет. Как только выяснилось, что клетки теряют способность воспроизводиться после достижения предела Хейфлика, определяемого длиной теломерных участков, немедленно было высказано предположение, что длина этих участков отражает истинный возраст клетки. Можно купить набор для таких измерений и с его помощью получить информацию о вашем биологическом возрасте. Другие анализы на биомаркеры предполагают измерение компонентов крови (как в анализе крови, который назначает врач, когда мы больны): количество клеток крови и иммунных клеток, а также содержание специфических сахаров, липидов, ферментов, уровня гликирования белков, NAD+ и некоторых других метаболитов. Хотя в этих измерениях нет ничего нового, такие аналитические наборы продают и для определения возрастных показателей.
Относительно недавно несколько компаний начали продавать наборы для измерения “биологического возраста” на основании показателей метилирования ДНК – эпигенетических часов, которые мы обсуждали в главе 15. Таких часов несколько, так что оптимальный результат по оценке “биологического возраста” можно получить, используя правильную ткань (кровь или слюну). Когнитивные тесты и визуализация черт лица завершают список измерений для оценки возраста, которые раньше выполняли в академических исследованиях или в клиниках, но теперь предлагаются желающим оценить свой “биологический возраст”[54]. Особый интерес представляют трехмерные изображения лиц, поскольку они хорошо коррелируют с возрастными биомаркерами крови и отражают скорость старения. Если вы в состоянии себе это позволить, оценка вашего “биологического возраста” до начала того или иного лечения была бы хорошим “контролем” и позволяла бы следить, есть ли изменения под действием лечения[55]. Однако, следует заметить, эти методы тоже пока еще не были одобрены FDA, так что приходится верить разработчикам на слово. Если они смогут (или не смогут) получить разрешение FDA, это даст потребителю дополнительную информацию.
А еще, чтобы обойти проблемы с получением разрешения FDA и с длительным сбором информации о влиянии лекарства на старение, можно назвать вещество не “фармацевтическим” препаратом, а “нутрицевтическим”[121]. Выпуск нутрицевтиков не подвергается строгой регуляции и не требует разрешения FDA, а значит, их можно продавать, не доказывая эффективность и безопасность. Большинство знакомых вам витаминов и пищевых добавок попадают в эту категорию и продаются таким образом на протяжении многих десятилетий, что, между прочим, вызывает беспокойство по ряду перечисленных выше причин. Относительно недавно среди нутрицевтиков появились препараты, разработанные в ходе лабораторных исследований старения. Например, препарат Basis производства компании Elysium – один из препаратов против старения на основе NAD+; в его состав входит никотинамидрибозид, который превращается в NAD+, и птеростильбен – антиоксидант и аналог ресвератрола – знаменитого компонента красного вина[56]. Elysium продает и несколько других продуктов, в том числе жирные кислоты и витамины группы B для улучшения здоровья мозга, а также диагностический набор для определения старения по принципу биологических часов Моргана Левина, основанный на анализе метилирования ДНК (мы обсуждали эту тему в главе 15). Теоретически можно использовать такие часы вместе с таблетками, чтобы проследить, оказывают ли таблетки какое-то влияние на скорость старения, но я не знаю, насколько высоко разрешение данного метода. Хотя все эти продукты созданы на основе надежных и опубликованных научных данных, они не прошли проверку FDA, и поэтому мы пока просто не знаем, действительно ли они способны замедлять старение или полностью бесполезны (и в таком случае вы в буквальном смысле спускаете деньги в унитаз).
Даже если вас не беспокоит вопрос долголетия, наверное, вы хотите хорошо выглядеть. Наиболее очевидные признаки старения – морщины и выпадение волос – могут быть обратимыми и являются мишенью в исследованиях такого рода, как, например, восстановление митохондрий. Как и в случае нутрицевтиков, для выпуска космецевтиков (косметических продуктов, оказывающих терапевтическое действие путем проникновения сквозь эпидермис) не требуется разрешение FDA. Хотя тема может казаться несерьезной, такое лечение помогает пациентам восстановить волосы, например после курса химиотерапии, так что производство космецевтиков нужно не только ради красоты.
Еще один способ изменить правила игры – убедить FDA признать старение болезнью, чтобы лекарства, нацеленные на борьбу со старением, получали разрешение на продажу после клинических испытаний, и продвижение по этому пути чрезвычайно важно для создания продуктов данного сектора рынка в долгосрочном плане. Нир Барзилай из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна прилагает большие усилия, чтобы доказать, что со старением необходимо бороться, используя такой же процесс клинических испытаний, как и при создании препаратов против других заболеваний. В этом смысле метформин – хорошая отправная точка, поскольку FDA уже выдало разрешение на его применение при поликистозе яичников, диабете и других эндокринных заболеваниях. Он безопасен и обычно хорошо переносится, он недорог, и его влияние на процесс старения хорошо изучено в экспериментах с разными организмами. Многие геронтологи с медицинской степенью настолько убеждены в его действенности, что сами его принимают, особенно если у них диагностировано состояние преддиабета. Удивительно, но мы пока не знаем, как именно действует метформин. Его называют антиоксидантом, активатором AMPK, ингибитором митохондриального комплекса I и модификатором микробиоты[57]. Но в любом случае влияние метформина зарегистрировано в экспериментах с разными животными, и, судя по всему, он играет положительную роль во многих клеточных процессах. Небольшие шестинедельные клинические испытания с четырнадцатью пациентами старше 70 лет дали положительные результаты и указали на необходимость более масштабных испытаний, которые позволят установить, может ли метформин оказывать более широкое действие в борьбе со старением[58]. К испытаниям TAME (Targeting Aging with Metformin, буквально “Целимся по старости метформином”) планируется привлечь более 3 тысяч человек в возрасте от 65 до 79 лет из разных регионов США и разных медицинских центров, где будет исследовано влияние метформина на развитие нескольких возрастных заболеваний (деменции, болезней сердца, рака и др.). Если эти более масштабные испытания пройдут успешно, они проложат путь для получения разрешения FDA на испытание других антивозрастных методов лечения. Параллельно с разработкой препаратов для борьбы с возрастными заболеваниями в испытаниях под названием TAME BIO планируется провести скрининг биомаркеров (компонентов крови, мочи, сыворотки, спинномозговой жидкости и т. д.) у участников TAME. Это дополнительное исследование позволит выявить биологические маркеры, которые наилучшим образом отображают прогрессирование возрастных изменений, и, скорее всего, эти маркеры будут работать лучше тех, которые используются в коммерческой диагностике в настоящее время и исходно были выбраны для мониторинга других заболеваний. Анализ биологических маркеров ускорит оценку эффективности лечения, поскольку не нужно будет ожидать конечного результата (более позднего наступления смерти) для отслеживания возрастных изменений и возможности их замедления. Хотя мы возлагаем большие надежды на то, что метформин способен замедлить старение, важно понять, принесет ли он пользу здоровым людям с низким уровнем риска. Понятно, что людям в преддиабетическом состоянии и пациентам с диабетом второго типа метформин поможет, но недавние исследования со здоровыми людьми не выявили очевидных преимуществ приема метформина, и, возможно, он не влияет на риск смерти от рака, сердечно-сосудистых заболеваний и каких-то других причин[59]. Более того, в двенадцатинедельном испытании влияния аэробных упражнений (средний возраст участников около 62 лет, с плацебо в качестве контроля) метформин гасил положительный эффект упражнений, а еще в одном исследовании было показано, что он понижает уровень тестостерона[60]. Таким образом, вероятно, метформин полезен людям с избыточной массой тела, с диабетом или преддиабетом, но в меньшей степени при невысоком риске развития метаболических заболеваний.
Наверное, самые бурные эмоции вызывают клинические испытания, которые проводятся на собаках. Собаки в генетическом плане столь же гетерогенны, как и люди, живут в тех же условиях (и, следовательно, могут служить индикаторными животными, как канарейка в угольной шахте) и помогают понять, продлевают ли лекарства жизнь долгоживущих видов. Этим воспользовались Дэн Промислоу и Мэтт Кеберлейн из Университета Вашингтона в ходе выполнения проекта Dog Aging Project по изучению продолжительности жизни 10 тысяч собак старше 10 лет, который начался как открытый научный краудфандинговый проект[61]. Обычно люди очень любят своих собак и хотят, чтобы они жили долго и счастливо, так что в добровольцах не было недостатка. И поскольку хозяева хорошо понимают поведение своих собак, представилась возможность оценивать неврологические показатели животных по шкале когнитивной дисфункции[62]. Планируется прочесть геном каждой собаки, что позволит идентифицировать не только гены, связанные с большой продолжительностью жизни (как низкий уровень ИФР-1 у долгоживущих мелких собак), но и факторы, определяющие продолжительность здоровой жизни. Некоторых собак планируется включить в двойные слепые испытания влияния рапамицина на продолжительность здорового отрезка жизни (TRIAD, Test of Rapamycin in Aging Dogs)[63]. Кроме того, запущены проекты нескольких других компаний с аналогичной стратегией (например, FidoGen и Loyal – для определения факторов здорового отрезка жизни и испытаний лекарственных препаратов). В проекте Rejuvenate Bio собак со специфическими заболеваниями (болезнь митрального клапана) пытаются лечить методами генной терапии путем повышения уровня факторов, способствующих продлению жизни, таких как FGF21 и Klotho[64]. Возможно, результаты исследований будут использованы для лечения людей с этой болезнью сердца.
Но некоторые препараты как минимум помогут нашим лучшим друзьям жить чуточку дольше.
“Опасно выдавать доводы и предложения, не подкрепленные научными доказательствами, за научные идеи – ведь это сильно впечатляет неподготовленную аудиторию, которая различает гипотезы главным образом на основании презентации средствами массовой информации или сторонниками этих гипотез, умеющими красиво излагать. На конференции по общественному транспорту не будет дебатов о применении телепортации для снижения транспортной нагрузки; и издатель, готовящий специальный выпуск журнала по проблемам доступности продуктов питания в развивающихся странах, не предложит использовать лампу Аладдина.
…Наука, в отличие от фантастики, работает и приводит к открытиям, которые служат фундаментом материального прогресса”[65].
Ученые – странный народ, они одновременно и скептики (лучшие из них критически относятся к собственной работе), и оптимисты, полагающие, что их труд позволит разработать лечение, которое улучшит чью-то жизнь. Одно дело заявлять, что мы близки к достижению бессмертия, и совсем другое – понять, как именно можно удлинить жизнь человека хоть чуточку по сравнению с тем, сколько он живет сейчас, не говоря уже о десятилетиях, особенно учитывая, что изменения путей, которые мы обсуждали, могут нанести вред. Некоторые из “имморталистов” обвиняют академических ученых в узости мышления и в том, что они-то и создают проблемы в исследованиях старения – именно из-за них у нас до сих пор нет “лекарства от старости”. Конечно, легко привлечь внимание публики, заявляя, что уже родился человек, который проживет тысячу лет, пусть и без всяких доказательств[66]. Труднее доказать, что продление жизни действительно возможно. Если приравнивать людей, говорящих о нереальности достижения бессмертия в ближайшем будущем, к “сторонникам старения”, это ставит ответственных ученых в трудное положение: они должны, с одной стороны, объяснять, почему для безопасного переноса их открытий в клиническую практику требуется время, а с другой – сохранять энтузиазм по поводу терапевтического потенциала своих открытий. Иногда мы слышим громкие и абсурдные заявления о бесконечной жизни или высказывания “биохакеров”, действующих сомнительными методами (энтузиасты криптовалюты создали странную диаграмму Венна[122] с такой группой “биохакеров долголетия”), однако обычно эти люди не относятся к числу ученых, выполняющих всю тяжелую работу по идентификации генетических и клеточных механизмов, которые действительно позволили бы жить дольше или как минимум лучше[67]. Второе кажется скучным по сравнению с первым, так что о такой работе вы вряд ли узнаете из докладов на конференции TED или из журнала Wired, и все же вполне вероятно, что исследования реалистов (такие, о которых вы читали на страницах этой книги) позволят улучшить качество жизни – еще на нашем веку.
Забавно слышать, как некоторые владельцы венчурных компаний, не из числа ученых, утверждают в интервью, что другие люди называют их психами (лично я никогда такого не слышала, но допустим), а сами себя объявляют визионерами. Однако большинство компаний используют для своих разработок опубликованные результаты работы академических лабораторий, которые не кажутся мне ни визионерскими, ни сумасшедшими, а лишь ближайшим очевидным направлением развития лекарств и стратегий в рамках решения тех же задач, которые решают ученые, занимающиеся вопросами старения. Вообще говоря, Национальные институты здравоохранения ставят перед нами задачу улучшить здоровье людей, так что создание лекарств благодаря исследованиям, финансируемым NIH, не только нормально, но и ожидаемо.
Так как же мне ответить на вопрос человека, интересующегося, что следует делать, чтобы жить дольше? Вряд ли удастся добиться долгой жизни с помощью какой-то одной волшебной таблетки. Конечно, это не откровение для тех, кто заявляет, будто способен раз и навсегда “решить” проблему старости, но вселяет надежду тот факт, что существует множество путей (и, возможно, даже совокупных путей) для удлинения жизни – и здоровой жизни. Может быть, коктейль лучших лекарств из каждой категории продвинет нас ближе к цели. Пока еще нет одобренных FDA лекарств для замедления старости или возрастных проблем, но некоторые уже показались на горизонте. Сейчас десятки компаний проводят испытания сотен потенциальных препаратов для борьбы с разными возрастными проблемами; если вы инвестор, вам необходимо понять, кто из них достигнет цели первым. Скорее всего, компания сумеет найти средство для борьбы с каким-то одним возрастным заболеванием, и оно может оказаться полезным по многим показаниям, в том числе при старении в целом. Но даже если нам повезет в отношении “всего лишь” некоторых из самых неприятных аспектов старения, таких как рак, диабет, нарушение когнитивной функции или мышечная слабость, это будет большая победа для значительной части населения. Аналогичная ситуация с диагностическими наборами: FDA пока еще не выдало разрешение на их выпуск (все, что продается, относится к разряду нутрицевтики или выпускается без одобрения FDA), однако сейчас разрабатываются еще несколько наборов. Интересно будет опробовать неинвазивный метод, особенно если он позволит точно и непредвзято отслеживать результаты антивозрастной терапии. Функциональная диагностика возрастных изменений также была бы полезна для определения момента, когда следует начать лечение и воспользоваться преимуществами антивозрастной терапии.
Оставшихся жизней: ноль.
Настоящие лекарства для замедления старения помогут ослабить симптомы разрушения организма и подверженность заболеваниям, замедлить угасание когнитивной функции и потерю автономности в пожилом возрасте. В справедливом мире такое лечение должно быть доступным не только для самых состоятельных, но для всех людей вне зависимости от дохода. Кроме того, антивозрастная терапия пойдет на пользу не только отдельным людям, но благодаря снижению потребности в долгосрочном и инвазивном лечении беспомощных стариков ослабит нагрузку на всю систему медицинской помощи, дополнительно увеличившуюся в связи с долгосрочными последствиями ковида. Если смотреть на мир оптимистично, перспектива более долгой жизни поможет убедить власть имущих, что необходимы реальные усилия в борьбе с изменениями климата (а не только в колонизации Марса) для обеспечения среды, в которой мы сможем жить дольше. Заглядывая в будущее, я верю, что работа, проделанная в академических кругах за последнюю четверть века, подготовила нас к развитию безопасных клинических подходов к лечению пациентов с некоторыми возрастными нарушениями, и мне не терпится стать свидетелем того, как в ближайшие десятилетия мы еще ближе продвинемся к возможности помочь каждому человеку прожить здоровую старость.