Как создавались «часы старения»: российские ученые хирургически сшили старую и молодую мышей

Исследователи из МГУ «омолодили» мышь, сшив ее хирургически с молодой

Старую и молодую мышей хирургически сшили, объединив их кровеносные системы. Таким образом ученые из МГУ им. Ломоносова, разработавшие универсальные «часы старения», проверяли эффект «омоложения», или регенерации систем организма старой особи. Работа была опубликована в журнале Nature и даже попала на обложку номера.

Фото: Иванко Игорь/Агентство «Москва»

Как сообщили в МГУ, данный опыт показал, что «омолаживающие» гены включались при таком объединении старого и молодого организмов, а биологический возраст старых животных заметно снижался.

Это был лишь один из экспериментов большой работы по созданию универсальных транскриптомных часов (tAge), в которой принимали участие исследователи факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ, НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ и Гарвардской школы медицины.

Транскриптом – это совокупность всех молекул РНК, которые синтезируются клеткой или тканью в конкретный момент времени. Транскриптомные технологии позволяют измерять уровень активности (экспрессии) тысяч генов сразу.

Раньше ученые создавали «часы» биологического старения человека путем написания сложных математических моделей, которые учитывали множество биомаркеров, типа изменения в ДНК, физической активности пациента, анализа крови и даже внешнего вида. Такой метод определял биологический возраст человека, однако плохо прогнозировал, как определенное воздействие на организм, к примеру, диета или лекарства, скажутся на продолжительности его жизни.

В новые транскриптомные часы был добавлен новый параметр – измерение экспрессии генов. То есть теперь ученые могут назвать не только биологический возраст пациента (который может отличаться от календарного), но на основании того, какие его гены «включены» или «выключены», предсказать, какие его в будущем ожидают заболевания и до скольких лет он проживет.

Работа проводилась при помощи искусственного интеллекта, – для обучения машины правильно учитывать нужные параметры, авторы использовали данные более чем 11 000 образцов, соответствующих 25 типам тканей и органов четырёх видов млекопитающих.

Исследователи нашли ключевые гены-маркеры, которые работают как универсальные индикаторы старения. Их проверили при помощи нескольких способов. К примеру, возраст клеток быстрее увеличивался при их обработке гамма-облучением, а вот «включение» в стареющих клетках гена теломеразы (фермента, удлиняющего концы хромосом) возвращало транскриптомные часы старения в более молодой возраст. Так же действовало и перепрограммирование клеток в плюрипотентные стволовые клетки (незрелые эмбриональные клетки, которые со временем могут превращаться в любые клетки организма).

Эффектным оказался эксперимент с гетерохронным парабиозом – сшиванием кровеносных систем старой и молодой мышей. У грызунов «в возрасте» при таком сшивании стрелки «часов старения» начинали двигаться вспять уже через три месяца, а гены, связанные с регенерацией, то есть восстановлением клеток, включались на полную мощность. Интересно, что эффект сохранялся продолжительное время и после разделения мышей.

У людей разработанные «часы старения» по биологическим образцам определяли время смерти и риск сердечно-сосудистых заболеваний. Время их наступления проверяли по имеющимся масштабным медицинским базам данных.

По словам заведующего отделом взаимодействия вирусов с клеткой НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ Сергея Дмитриева, транскриптомные часы – это не просто игрушка для биологов, а инструмент, который уже сегодня можно использовать для поиска лекарств, замедляющих старение.