В 1912 году биолог и хирург Алексис Каррель получил нобелевскую премию за свою хирургическую работу по сосудистому шву и трансплантацию кровеносных сосудов и органов. Это выдающийся врач, доктор медицины, который изобрел метод сшивания сосудов, и благодаря его методу был спасен не один человек. Каррель прославился еще и тем, что он осуществлял культивирование животных, он первым в лабораторных условиях в чашках Петре культивировал живую ткань. Это были ткани сердца куриного эмбриона, которые удалось поддерживать пульсирующими в питательной среде на протяжении 34 лет. В дальнейшем Леонард Хейфлик решил повторить его эксперимент. Он и его команда внимательно отнеслись к тому, чтобы не произошло переноса стволовых клеток в основную клеточную культуру, и у них не получилось добиться той же длительности жизни клеток куриного сердца. Ученый увидел, что клетки куриного сердца делятся определенное количество раз, после чего погибают. То есть существует предел, и нужно понять, сколько раз может делиться клетка.
Те ученые, которые пытались провести этот эксперимент, получили такой же результат. Именно Леонард Хейфлик обнаружил ошибку в опытах Алексиса Карреля. Его опыт на клеточной линии был не чем иным, как основой мысли современной клинической нутрициологии, ортомолекулярной медицины и минерального баланса. Этот эксперимент был неудачным с точки зрения теории бессмертия клеток и их возможности делиться бесконечно долго. Но он с другой стороны, опыт доказал, что в питательном растворе, где обеспечено все необходимое для клеточной линии, клеточная линия может проживать всю свою биологическую жизнь эффективно, в полном объеме. И это говорит о том, что если дать клеткам все необходимые вещества, то они обеспечивают свою жизнеспособность, даже будучи удаленными из организма. И сейчас на клеточных культурах разрабатываются препараты и вакцины.
Хейфлик, повторяя эксперимент, понял, что большинство клеток делится фиксированное количество раз, скорость деления уменьшается, пока клетки не становятся покоящимися и не прекращают свое деление. Клетки стареют с определенным количеством делений, в среднем у человека предел Хейфлика составляет 57 раз. Предел Хейфлика разный для разных живых существ и разный для разных групп клеток. И есть клетки, которые не имеют этого лимита, например, клетки кишечного эпителия. Они постоянно обновляются и не имеют лимита. Нейроны мозга тоже не стареют, но так как нейроны мозга не обладают самостоятельной способностью к питанию, их питание, детоксикацию и жизнеспособность обеспечивает глиальные клетки, а они в свою очередь стареют, то нейроны сильно зависимы от тех клеток, которые имеют предел Хейфлика.
Когда человечество искало предел деления клеток, были найдены концевые фрагменты ДНК, которые являются теломерами. Каждый раз, когда происходит деление клетки, репликация ДНК, когда ДНК повторяется, специальный фермент, который производит репликацию ДНК, реплицирует ДНК чуть короче, чем была предыдущая. Хейфлик ввел такое понятие как репликометр, от слова «репликация», полное повторение, дублирование ДНК, которое происходит в момент деления стволовой клетки. Есть, например, стволовые клетки, которые всегда делятся, остается одна стволовая клетка, а вторая созревает, дифференцируется, то есть она выбирает, кем она будет под действием окружающих клеточных факторов. В дальнейшем этот процесс дифференциации был описан: дифференциация стволовой клетки зависит от того, в окружении каких клеточных факторов она находится. И в последующем это неоднократно исследовалось. Казалось бы, клетки, судьба которых как будто определена, клетки-прогениторы, предшественники, под действием других клеточных факторов могут превращаться в другие клетки.
Исследования обнаруживают, что этот концевой фрагмент хромосомы, состоящей из скольки-то тысяч пар нуклеотидов, пар оснований, состоит из повторяющихся последовательностей, которые являются не чем иным, как основанием для ДНК-полимеразы, специфического фермента, который полностью копирует ДНК. Он занимается репликацией, и чтобы копировать ДНК, ДНК-полимеразы хватается за хвостик ДНК и держится. И то место, где она держится, она не может воссоздать, она его не видит. И если она его отпустит, ДНК убежит, и она не сможет ее отреплицировать. Это точка фиксации, за которую фиксируется фермент, постоянно повторяющий ДНК. Вот этот хвостик, который она не может скопировать, эта последовательность, и есть фрагмент теломера, и их тысячи. Долгое время этот фрагмент относился к мусорной ДНК, как и 98-99% ДНК, которые сейчас относятся к мусорной ДНК. Постепенно ученые открывают, что нет ничего мусорного, и каждый кусочек ДНК участвует в работе организма. Теломеры были открыты из того, что считалось мусорным ДНК. И есть фермент - это обычный белок, полимераза, который считывает ДНК. Считается, что он отрезает кусочек, но он ничего не отрезает с имеющегося ДНК, с которого происходит репликация, он просто не может скопировать ту часть, за которую держится, и каждая последующая копия короче предыдущей. Сейчас основные надежды в борьбе с раком, а также в расчете на бессмертие, полагают на фермент теломеразу.
Теломераза умеет достраивать теломеры, эти концевые фрагменты ДНК, и таким образом делает возможным бесконечное деление клетки. Интересная история про теломеразу: копирование ДНК никак не изменяется, и каждая ДНК короче предыдущей. Но если включена теломераза, то она на это короткое ДНК достраивает эту теломерную ручку. Сам изобретатель предлагал идею шнурка, и зажима на конце (который фиксирует шнурок, чтобы его можно было продевать и чтобы он не распускался). И этот кусочек – это и есть теломеры, а теломераза может этот кусочек постоянно достраивать, наращивать. И т.о. каждое следующее деление оставляет за собой фрагменты, за которые ДНК полимеразы может держаться. Если ДНК полимеразе держаться не за что, деление прекращается. То есть репликация становится невозможной. Фермент теломеразы – прописан в ДНК любой клетки, и любая клетка может синтезировать его из этого ДНК путем формирования микроРНК и дальнейшего белкового синтеза, и им пользоваться.
В современном мире мы пытаемся лечить процесс старения, оттеснять его. Нам кажется, что если мы простимулируем дополнительное деление клеток, продлится молодость и жизнь. Но современная наука игнорирует существующие исследования. Более шестидесяти лет уже известно, что такое предел Хейфлика, и сколько раз может делиться клетка. Стимулируя деление клеток, мы укорачиваем их жизнь, а значит, сокращаем и нашу.
