Представьте себе милую розовую саламандру с пушистыми жабрами, которая не только выглядит вечно юной, но и перестает стареть в самом расцвете сил! Звучит как фантастика? А вот и нет – это аксолотль, и он может хранить секрет долголетия для нас, людей.
Эти удивительные амфибии, прекрасно размножающиеся в неволе, давно стали любимцами ученых, занимающихся проблемами старения и регенеративной медицины. И не зря!
Вечно юные улыбающиеся амфибии
Для нас, людей, старение – процесс неизбежный. Но аксолотли, эти очаровательные «улыбающиеся» создания, кажется, нашли способ его обмануть, по крайней мере, частично.
Благодаря феномену под названием неотения, аксолотли никогда не вырастают из своей личиночной стадии, оставаясь вечными «малышами» даже во взрослом возрасте. Они не только сохраняют юный облик с характерными перистыми жабрами и спинным плавником, но и эти находящиеся под угрозой исчезновения мексиканские саламандры практически не страдают от возрастных болезней. А их способность регенерировать конечности, хвост и даже внутренние органы на протяжении всей своей 21-летней жизни просто поражает.
Именно поэтому аксолотли (в неволе они обычно светло-розового цвета) – частые объекты исследований биологов. (Кстати, диких аксолотлей еще можно попытаться увидеть в Мехико).
Загадка остановки «часов старения»
Новое исследование, опубликованное на портале bioRxiv (где научные работы размещаются до официального рецензирования), приоткрывает еще одну завесу тайны над этими существами. Оказывается, их организм останавливает один из ключевых механизмов старения – так называемые эпигенетические часы – когда им исполняется всего четыре года!
Что такое эпигенетические часы? Это способ оценить биологический возраст животного на основе того, как жизненные события (например, стресс или диета) «включают» или «выключают» его гены. Если животное пережило много потрясений, его эпигенетический, или биологический, возраст может быть значительно старше хронологического.
Эти открытия могут стать еще одним шагом на долгом пути к созданию эффективных методов борьбы со старением для людей, например, через снижение уровня воспаления. Погоня за молодостью – популярная цель: рынок антивозрастных средств, оцениваемый в 40 миллиардов долларов, по прогнозам, достигнет 60 миллиардов к 2032 году.
Более того, понимание генетики аксолотля может вдохновить на создание лекарств для регенерации клеток, мышц, а возможно, и целых конечностей.
«Это огромный скачок вперед в изучении старения и регенерации», – комментирует Джеймс Годвин, иммунолог из Биологической лаборатории MDI в Мэне, не принимавший участия в исследовании. «Если удастся понять эти механизмы, откроется множество возможностей для улучшения здоровья человека».
Как «тикают» часы аксолотля?
Соавтор исследования Стив Хорват, генетик из Altos Labs в Калифорнии, является экспертом в одном из ключевых процессов эпигенетики – ДНК-метилировании. Это когда организм добавляет или удаляет химические метки на ДНК, тем самым «включая» или «выключая» гены. В 2013 году он разработал алгоритм, позволяющий по этим меткам определять возраст ткани – те самые эпигенетические часы, которые могут предсказывать продолжительность жизни.
Чтобы понять, чем аксолотли так отличаются от нас, Хорват объединил усилия с Максиминой Юн, биологом из Дрезденского технологического университета (Германия), которая годами изучает этих саламандр. Вместе они создали первые в истории эпигенетические часы для аксолотля.
В лаборатории Юн команда изучила 180 аксолотлей в возрасте от четырех недель до 21 года. Поразительно, но ученым удалось создать надежные эпигенетические часы только для первых четырех лет жизни аксолотля. После этого химические маркеры старения просто переставали меняться, словно животные застывали в развитии!
Состояние вечного омоложения?
Затем команда создала двойные эпигенетические часы для аксолотлей и людей, отслеживая старение у обоих видов по ДНК-метилированию.
«Новизна здесь в том, что мы разработали часы, которые могут работать одновременно для людей и аксолотлей», – объясняет Хорват.
Эти двойные часы показали, что аксолотли и люди стареют схожим образом, но амфибии каким-то таинственным образом могут останавливать этот процесс.
Ученые считают, что ключ может быть в регенерации, поскольку, похоже, существует связь между регенеративными способностями аксолотля и тем, что он почти не стареет. В другом эксперименте анализ ДНК показал, что регенерированные конечности аксолотля значительно «моложе» остального тела животного. Другими словами, новая ткань, по сути, возвращается к более ранней стадии развития.
«Мы думаем, это может быть связано с формой эпигенетического омоложения, – говорит Юн. – Но это требует дальнейших исследований».
Что это значит для нас, людей?
Исследование открывает новые горизонты для регенеративной медицины. В эмбриональном состоянии млекопитающие восстанавливают поврежденные ткани без образования рубцов, но эта способность утрачивается с возрастом. Аксолотли же регенерируют утраченные ткани на протяжении всей жизни. Если ученые смогут понять, как им это удается, это продвинет вперед лечение ран, регенерацию конечностей и помощь при ампутациях.
«Определение биологических событий в районе четырехлетнего возраста, когда аксолотль перестает стареть, будет иметь решающее значение для воспроизведения его регенеративных способностей», – считает Вирджиния Байерс Краус, профессор ортопедии и патологии из Медицинской школы Университета Дьюка, не участвовавшая в работе.
Кроме того, с возрастом в нашем организме накапливаются сенесцентные клетки, часто называемые «зомби-клетками». Они перестают делиться, но остаются в теле, вызывая воспаление – фактор риска для рака и других возрастных заболеваний. У аксолотлей таких «зомби-клеток» очень мало, возможно, благодаря их регенеративным способностям.
Изучение того, как аксолотль «замораживает» свое развитие, может помочь исследователям найти более эффективные методы борьбы со старением для людей – хотя это, конечно, дело не одного года.
В целом, как говорит Юн, исследование «дает нам надежду, что если мы выясним, как аксолотль останавливает часы, возможно, мы сможем воссоздать это и у других организмов». Кто знает, может быть, эти очаровательные «водяные дракончики» действительно подарят человечеству шанс на более долгую и здоровую жизнь.