Как изучение человеческого генома может радикально продлить нам жизнь.
Вы бы хотели прожить больше ста лет? Скоро нам придется всерьез задуматься над этим вопросом. В последние месяцы сразу несколько видных ученых объявили, что начинают поиски генов, которые позволят нам жить вечно. Они поставили перед собой цель победить болезни, поражающие нас в преклонном возрасте.
В числе инициаторов — Крейг Вентер (Craig Venter) — генетик, предприниматель и филантроп. Он поддерживал проект расшифровки человеческого генома, одним из первых опубликовав в 2011-м свою генетическую информацию. В марте этого года он объявил о создании собственного проекта — компании Human Longevity Inc (HLI) с венчурным капиталом в 70 млн долларов.
А в сентябре 2013 года генеральный директор Google Ларри Пейдж (Larry Page) назначил Артура Левинсона (Arthur Levinson), возглавлявшего совет директоров Apple и биотехнологической компании Genentech, на должность генерального директора Google Calico. Перед Calico поставлена амбициозная задача — укреплять здоровье и качество жизни людей, разрешив проблему старения и связанных с ним болезней.
ВЕЛИКОЕ НАЧИНАНИЕ
Молодые компании Calico и HLI дают весьма смелые обещания, особенно если учесть, что до сих пор лечение, основанное на исследованиях генома, было опробовано всего на нескольких пациентах. Неизбежно возникают вопросы: как они могут остановить старение и как будет выглядеть сам процесс лечения?
HLI вложит средства в покупку у британской фирмы Illumina двух новейших секвенирующих машин. Для начала на них отсеквенируют геномы 40 тыс. человек, а впоследствии планируют выйти на уровень 100 тыс. человек в год. В это же время HLI собирается создать каталог бактерий, живущих в человеческом теле и образующих экосистему под названием микробном, а также секвенировать метаболом — совокупность данных о биохимии организма.
Масштаб предприятия поражает, однако Крейг Вентер убежден, что доступ к огромному массиву генетических данных позволит ответить на важнейшие вопросы о человеческой жизни и смерти. «Такой подход поможет нам лучше понять, от чего зависит продолжительность жизни, — говорит он. — Ради одного только секвенирования генома я бы не стал тратить время и деньги. Смысл в том, чтобы разобраться в генетической предрасположенности к болезням. Мы впервые в истории ответим на волнующий всех вопрос: где проходит граница между наследственностью и влиянием среды?»
«То, что эти проекты были запущены почти одновременно, — не совпадение», — утверждает д-р Скотт Липпман (Scott Lippman), директор Онкологического центра Мура при Калифорнийском университете в Сан-Диего, где с разрешения пациента HLI может отсеквениро-вать его геном и клетки опухоли.
«С тех пор как в 2011 году были секвенированы первые образцы генома человека, эта область знаний развивалась с невиданной скоростью, — объясняет Липпман. — Нынешний период будет революционным для изучения рака — примерно таким же, каким 1990-е годы были для развития Интернета. Мы изучаем сам геном, а технологии позволяют секвенировать его гораздо быстрее и дешевле, чем раньше. То, на что прежде уходило 15-20 лет, теперь можно сделать за один-два года. Наши знания о раке стремительно расширяются, и это только вершина айсберга».
Поданным Всемирной организации здравоохранения, в 2011 году рак находился на третьем месте среди причин смертности: от него умирал каждый седьмой человек на планете. При этом рак в основном развивается в старости. HLI планирует использовать собранные данные о геноме, чтобы выявлять и анализировать гены, связанные с развитием рака, и находить новые потенциальные способы лечения.
Секвенирование генов — это лишь один из фронтов в глобальной войне против старения. Д-р Рацель Курцрок (Razelle Kurzrock), руководящая персонализированным лечением рака в Онкологическом центре Мура, видит и другие применения для генетического каталога, составленного HLI. «В настоящий момент мы одинаково лечим людей с разными видами рака. Это в некоторой мере оправданно, но серьезного прорыва таким методом добиться трудно, — объясняет она. — На самом деле, если взять сто пациентов с раком легких, у каждого из них опухоль может расти по совершенно разным причинам. И стандартная терапия поможет лишь немногим. Раньше мы не могли предугадать, на кого из ациентов подействует лечение, а у кого могут возникнуть побочные эффекты. Изучение генома позволит разработать индивидуальный план лечения для каждого больного в соответствии с его генетическими характеристиками. Мы называем такой подход персональной терапией. Я надеюсь, что он распространится и на другие области медицины, потому что этот метод лечения имеет огромный потенциал».
HLI рассчитывает применить полученные знания в лечении диабета и ожирения, сердечных и печеночных заболеваний, а также слабоумия. Но для того чтобы продлить человеческую жизнь, недостаточно найти способ лечения всех этих болезней. В конце концов, даже если мы научимся исцелять рак, это продлит среднюю продолжительность жизни всего на несколько лет, после чего человек с высокой вероятностью умрет от какой-нибудь другой болезни.
Поэтому Крейг Вентер не считает главной целью HLI лечение одной болезни, даже такой опасной для нашего здоровья, как рак. «Все мы умрем по той или иной причине, но главный фактор риска при любой болезни — это возраст, — заявляет Вентер. — В последние десятилетия средняя продолжительность человеческой жизни возросла. Всё меньше людей умирают от рака и болезней сердца, но при этом растет число тех, кто доживает до глубокой старости с умственными расстройствами. Такую жизнь никак нельзя назвать полноценной. Так что наша основная задача не просто продлить жизнь, а продлить здоровую жизнь».
НЕИСПРАВНЫЕ ГЕНЫ
Процессом старения управляют сложнейшие фундаментальные механизмы. Наши представления о генетической природе старения основаны на изучении семей, близнецов и долгожителей. Склонность к долгой жизни передается по наследству, и у ближайших родственников долгожителей шанс достичь глубокой старости выше, чем у других людей.
Изучая такие семьи и отыскивая в геноме небольшие отклонения, присущие людям с определенными болезнями, исследователи обратили внимание на аполипопротеин E — белок, вовлеченный в метаболизм жиров. Изменение гена, кодирующего аполипопротеин E (ApoE E4), оказалось главным фактором, влияющим на риск возникновения болезни Альцгеймера.
Манипулируя подобными белками, биологи научились заметно продлевать жизнь подопытных мышей, в некоторых случаях — на 50%. Такие генетически модифицированные мыши живут дольше, медленнее вырождаются и лучше сопротивляются болезням.
До сих пор неизвестно, можно ли таким образом изменять человеческие гены, выявленные HLI. Д-р Хуан Педро де Магальяинс (Joao Pedro de Magalhaes), сотрудник группы комплексного изучения геномики старения в Ливерпульском университете, полагает, что данные HLI позволят вскоре ответить на этот вопрос: «Манипулируя генами, мы можем замедлить любой аспект старения у мышей — молекулярный, клеточный, возрастной, связанный с болезнями. Пока неясно, можно ли применить эти методы к людям, но я не вижу никаких препятствий. Надо начать с секвенирования: изучение генома очень важно для понимания природы старения. Это идеальное применение для огромных вычислительных мощностей, которыми располагает Human Longevity Inc».
КРУПНОМАСШТАБНЫЙ ПРОЕКТ
Непросто представить, каким образом маленькие кирпичики наших генов, бактерий и метаболитов (последовательности ДНК, составленные всего из четырех азотистых оснований и достигающие длины в десятки тысяч элементов) могут управлять таким сложным процессом, как старение. Поэтому сам размах проекта HLI серьезно упрощает поиск нужных генов, считает д-р Леонард Гуаренте (Leonard Guarente), профессор биологии в лаборатории науки о старении Массачусетского технологического института. «Если за старение отвечают один-два гена, они должны выделяться, — полагает Гуаренте. — Чтобы их найти, нужно обработать немалый объем материалов. И в этом нам очень помогают собиратели геномов: у них есть технологии для анализа больших массивов данных».
Другие специалисты настроены более скептично. Профессор Пол Фароа (Paul Pharoah), директор по изучению рака в отделении генетической и молекулярной эпидемиологии Кембриджского университета, сомневается в эффективности глобального подхода HLI. «Я не уверен, что необходимо гнаться за масштабами. Очень многие занимаются секвенированием опухолей и исследуют связи между раком и старением, — рассуждает Фароа. — Что особенного в HLI? Что они такого знают, чего не знают другие?»
Гены не смогут рассказать нам всё о старении, потому что наши болезни и продолжительность жизни зависят не только от генетики. Немалое значение имеет среда обитания, так же как и образ жизни и даже простая игра случая.
Время покажет, какие секреты HLI сможет раскрыть, взламывая генетические последовательности людей. Но д-р Курцрок заранее убеждена, что самые важные открытия ждут ученых, когда они сравнят геномы ее пациентов из Онкологического центра Мура с геномами здоровых людей: «В моей практике попадались 30-40-летние курильщики, которые уже были тяжело больны раком легких, в то время как другие, куря всю жизнь, доживают до ста лет и сохраняют крепкое здоровье. Неужели им просто везет? Я очень сомневаюсь в этом».
Крейг Вентер уверен, что его начинание продвинет эту область исследований дальше, чем когда бы то ни было: «За последние 15 лет было не так уж много прорывов, заметно менявших медицину. Однако я верю, что мы сможем сделать огромный шаг вперед. Если нам не удастся добиться существенных успехов в превентивном лечении, я буду очень разочарован. Но вероятность неудачи мала».
И Вентер заверяет, что успех или провал HLI не изменит его отношения к жизни, сколько бы он ни прожил. «Что бы там люди ни думали о моей работе, я затеял всё это не для того, чтобы самому пожить подольше или даже вечно. Я воспринимаю каждый день как подарок и как вызов. Мне нравится поступать так, словно я буду жить всегда, однако я понимаю, что смертен, и стараюсь использовать каждый день без остатка. Но это уже больше надежда, чем предсказание».
(с) Лилиан Анекве