Eksperymenty na nicieniach pomogły rosyjskim i amerykańskim biologom molekularnym i matematykom udowodnić, że pewien program genetyczny kontroluje proces starzenia. W jego pracy będzie można ingerować za pomocą narkotyków - wynika z artykułu opublikowanego w czasopiśmie Scientific Reports.
W ostatnich latach ożywiła się debata wśród naukowców na temat procesu starzenia się i śmierci ludzi i zwierząt. Niektórzy biolodzy i ewolucjoniści uważają, że ten proces nie jest przypadkowy i jest kontrolowany przez rodzaj „programu śmierci”. Nazywają więc specjalny zestaw genów, który powoduje, że ciało rozkłada się i umiera, ustępując miejsca nowemu pokoleniu własnego gatunku.
Inni naukowcy uważają, że starzenie się jest całkowicie przypadkowym procesem kumulacji mutacji i przypadkowych rozpadów komórek, co prowadzi do nagromadzenia się w organizmie tzw. „Starych” komórek. Przestają uczestniczyć w życiu organizmu z powodu pojawienia się mutacji w ich DNA lub osiągnięcia granic podziału. Niedawne eksperymenty wykazały, że ich usunięcie z organizmu robaków znacznie przedłużyło ich życie i poprawiło funkcje życiowe.
Istnienie nagich kretoszczurów i innych „nieśmiertelnych” zwierząt, jak zauważył Piotr Fediczew, założyciel Gero i szef laboratorium MIPT, doprowadziło jego zespół kilka lat temu do założenia, że program starzenia się powinien nadal istnieć i że można go zatrzymać za pomocą pewnych leków lub zmieniając sposób działania genów.
Aby go znaleźć, wybrali sześć tuzinów różnych odmian nicieni, z których niektóre żyły niezwykle długo, kilkadziesiąt razy dłużej niż norma, podczas gdy inne żyły stosunkowo normalnie lub niezwykle krótko. Biolodzy próbowali odkryć przyczyny rozwoju tych różnic, porównując, jak zmieniała się aktywność ich genów na różnych etapach życia i analizując ich charakterystyczne zestawy mutacji.
Naukowców początkowo interesowała odpowiedź na jedno proste pytanie - dlaczego mutacje w niektórych genach, które nicienie nabyły jeszcze zanim wykluły się na świat, znacznie przedłużały ich życie, a ich blokowanie RNA w wieku dorosłym nie przyniosło takiego samego efektu.
To skłoniło rosyjskich genetyków i matematyków, a także ich kolegów z Uniwersytetu Medycznego w Arkansas w Little Rock (USA), do podejrzenia, że tak małe zmiany spowodowały restrukturyzację całego programu starzenia się na dużą skalę, której powtórzenie było trudne lub niemożliwe.
Aby przetestować te obawy, Fedichev i jego koledzy połączyli wyniki własnych pomiarów i eksperymentów innych grup naukowych w wielkoskalową bazę danych odzwierciedlającą zmiany pracy wszystkich genów nicieni wraz z wiekiem. Przeanalizowali jego zawartość za pomocą systemu uczenia maszynowego zdolnego do wyróżnienia nawet najbardziej subtelnych podobieństw.
Film promocyjny:
Pokazała, że proces starzenia naprawdę przypomina pewien program - aktywność genów wszystkich długowiecznych robaków zmieniła się w jednym kierunku. Innymi słowy, zmieniła się w podobny, nie przypadkowy sposób. Co najważniejsze, spowolnienie zmiany zachowania genów bezpośrednio odzwierciedlało, jak długo bezkręgowce były w stanie przeżyć.
To odkrycie skłoniło Fedicheva i jego zespół do spekulacji, że podobny efekt można osiągnąć za pomocą leków bez uciekania się do interwencji genetycznych. Próbowali znaleźć podobne substancje, korzystając z bazy danych CMAP, która zawiera wyczerpujące informacje o tym, jak niektóre leki i inne substancje wpływają na różne ludzkie geny.
Pomogła im znaleźć cztery nieznane wcześniej leki, które miały „spowolnić” program starzenia w podobny sposób, jak mutacje w genach długowieczności. Testowanie ich na zwykłych robakach wykazało, że wszystkie one spowalniają starzenie się nicieni w takim czy innym stopniu. Na przykład najpotężniejszy lek, pospolity analgin, wydłużył ich życie o jedną trzecią.
