Современные проблемы и новые открытия в области молекулярной и клеточной биологии обсуждают на площадке Московского Физико-Технического Института — 26 сентября открылась конференция «БИОМЕМБРАНЫ 2016: механизмы старения и возрастных заболеваний». Ученые из России, Германии, Японии, Франции, США и других стран собрались, чтобы обсудить одно из самых привычных — однако до конца не разгаданных явлений.
Старение человека — процесс неизбежный и принимается нами как данность. Стареют наши внутренние органы, изнашивается опорно-двигательный аппарат, стареют наши клетки. Это так же естественно, как рождение человека и его развитие. И если само старение не воспринимается как болезнь (и ею не является, per se), то существует ряд заболеваний, которые непосредственно связаны с нашим «увяданием», — например, болезни Альцгеймера и Паркинсона.
Одна из основных причин возрастных заболеваний — нарушение работы биологических мембран, то есть ультратонких биомолекулярных пленок. Эти пленки отделяют внутреннее содержимое клетки от внеклеточного пространства и участвуют в транспортировке ионов и питательных веществ, а также в преобразовании энергии.
Огромную роль изучения биомолекул подчеркнул один из основных докладчиков на конференции, профессор Норберт Дэнчер, специализирующийся в области физической биохимии. Основное направление его исследований — роль митохондрий в процессе старения.
Традиционные представления, согласно которым болезнь Альцгеймера, тяжелое нейродегенеративное возраст-зависимое расстройство, развивается из-за амилоидных бляшек, ученый считает спорными. Он уверен, что ключевая причина развития болезни — токсичные бета-амилоиды в мономерной форме, которые встраиваются в мембрану митохондрий, вследствие чего она и находящиеся в ней белки меняют свою структуру. А это, в свою очередь, влияет на метаболизм.
«Сейчас мы можем показать, каким образом бета-пептиды взаимодействуют на клетку, на мембрану, — подытоживает краткий экскурс в свое исследование ученый. — Это очень важно не только для понимания того, как предупредить болезнь. Возможно, в будущем появится возможность предотвратить проникновение бета-амилоидов в мембрану. Мы становимся все ближе к этому».
Норберт Дэнчер не надеется обнаружить философский камень и найти секрет бессмертия. Здоровый образ жизни позволяет и так существенно увеличить ее продолжительность — и действительно, в последние десятилетия наблюдается ее стабильный рост. Но какую долю этого «добавленного» времени мы проводим активно, не боясь забыть выпить лекарство по расписанию?
«Если бы я знал секрет бессмертия, я бы никому его не открыл, — фантазирует профессор. — Для общества бессмертие – это плохо. Мы не просто хотим жить дольше, мы хотим жить дольше здоровыми. И основная цель ученых — продлить тот период жизни, когда мы бодры, активны и нам не требуется медицинская помощь. Наш организм изнашивается, но клетки “чинят” его, когда и если захотят. Мы должны понять, как стимулировать клетки на восстановление».
Этот вопрос — один из многих вопросов молекулярной и клеточной биологии, науки, которая находится в постоянном развитии. Например, к пониманию структур некоторых компонентов клеток человечество пришло лишь недавно: так, в 2000-2001 гг. была окончательно определена структура рибосомы. Это стало отправной точкой для изучения ее реальной функции, чем и занимается научное сообщество последние 15 лет.
Не так давно был совершен еще один существенный скачок в изучении белок-синтезирующего аппарата — о нем рассказал директор Института генетики, молекулярной и клеточной биологии (Франция), профессор Страсбургского университета Марат Юсупов:
«Во-первых, мы решили бактериальную рибосому — это было в 2009 году. Во-вторых, в 2010-2011 мы решили структуру первой эукариотической рибосомы. Иными словами, мы от бактерий перешли к людям. Вернее, мы перешли к дрожжам, но дрожжи — это первая минимальная модель эукариотической системы, и через эту модель рибосомы дрожжей можно экстраполировать на рибосомы высших организмов. Так, мы открыли эту структуру и теперь можем исследовать процессы регуляции синтеза белка у человека.
Сейчас к этому процессу активно присоединяется электронная микроскопия: она помогает исследовать рибосомы на атомарном уровне. В целом физика и биология идут сегодня рука об руку — и на фоне этой неразрывной дружбы появляются новые направления, например, оптогенетика.
Одним из первооткрывателей ее считается директор Института биофизики Макса Планка Эрнст Бамберг, который также принимает участие в конференции. Немецкий ученый первым показал возможность изменять мембранный потенциал за счет импульса света. Воздействуя светом, к примеру, на мембранный белок родопсин, основной зрительный пигмент, можно вернуть зрение. Некоторые предполагают, что с помощью света и электродов мы сможем вылечить глухоту и болезни Паркинсона и Альцгеймера.
Каким бы нереальным ни выглядело это предположение и каким бы фантастическим не казалось новое направление, все же будущее его не за горами. Хотя сегодня эксперименты проводятся исключительно на мышах, по словам самого Бамберга, ученые из США и Франции уже довольно близки к первым клиническим испытаниям, связанным с физиологией нервно-мышечной системы человека:
«Судя по информации, которую я получил от ученых, участвующих в этой разработке, это произойдет через два года. А это самое ближайшее будущее. Что же касается того, чтобы использовать этот метод для лечения слепоты у людей, то для этого должно пройти еще какое-то время: сегодня такой метод еще нельзя назвать безопасным».
Есть и безопасный метод лечения — правда, уже не столько слепоты, сколько возрастных болезней в целом, — ограничение потребления калорий. То, чем мы питаемся, напрямую связано с тем, как быстро мы стареем и с какими последствиями сталкиваемся в старости.
«Вы сейчас стройная, потому что молодая, — привел меня же в пример Исао Шимокава, профессор Университета Нагасаки (Япония) и президент биомедицинского геронтологического общества Японии. — Но в старости наверняка появятся жировые отложения — и это большая проблема».
Как связаны старение и диеты — об этом говорил японский ученый на конференции. Важно рассказывать об открытиях в своей области и черпать знания из других смежных сфер, считает профессор Исао Шимокава, отметивший значение сотрудничества с зарубежными странами:
«Как правило, для того, чтобы вести совместные проекты, необходимо получить грант. Япония работает совместно с Германией, с США, но у нас нет больших грантов для сотрудничества с Россией. Особенно проблематично сотрудничество молодых ученых, студентов — все упирается в деньги. Я считаю, что правительство должно поддерживать именно молодых ученых, взрослые же ученые справятся сами».
И вот конференция на базе МФТИ дает прекрасную возможность пообщаться специалистам из разных стран — не только состоявшимся ученым, но и только начинающим путь в академии и студентам.
[Фото: Татьяна Матвеева]
