Исследование тенденций в генетике и эпигенетике старения и долгожительства

С давних времен человек ищет ключ к долгожительству и пытается продлить жизненный путь. Но лишь за последние два десятилетия благодаря развитию генетического секвенирования, эпигенетического анализа и увеличивающихся правительственных инвестиций данная область знаний значительно расширилась, позволив исследователям разрабатывать конкурирующие модели и теории старения.

В связи с тем, что среди ученых существует множество разногласий, доминирующими в этой сфере остаются эволюционные теории. Согласно этим теориям, существуют определенные гены, обеспечивающие селективные преимущества в начале жизни, проявление побочных эффектов на поздних этапах или же долгожительство благодаря генам «экстренного случая». Действительно, в процессе исследования генетики человека и животных постепенно выявляются новые гены, продлевающие продолжительность жизни в случае гиперэкспрессии или при наличии мутации, названные геронтогенами. Более того, выявляются генетические и эпигенетические механизмы, положительно влияющие на продолжительность жизни.

«Изучение влияния генетических и эпигенетических мутаций на продолжительность жизни и скорость старения расширяет спектр потенциальных фармакологических и генетических мишеней для терапии, а также биомаркеров лечения возрастных нарушений», - рассказывает профессор Алексей Москалев (Alexey Moskalev), доктор наук, руководитель лаборатории геронтологии Московского Института Физики и Технологии (Moscow Institute of Physics and Technology, Россия).

Международная группа исследователей представила результаты сравнительного анализа генетических и эпигенетических механизмов и продемонстрировала, что большинство генов, а также генетических и эпигенетических механизмов, участвующих в регуляции долгожительства, тесно связаны друг с другом и ассоциированы с ответом организма на стресс. Кроме того исследователи впервые представили результаты анализа правительственных грантов, выделенных для исследования генов старения.

Одним из механизмов, позволяющих понять направление еще неопубликованных исследований, является анализ заявок на гранты. Для анализа общих тенденций с помощью системы Международного Портфолио Исследования Старения (International Aging Research Portfolio, IARP), и базы данных NCBI PubMed были собраны данные о финансировании и цитировании информации о генах долгожительства.

Анализ грантов привел к интересному заключению. Наука о генетике старения является сравнительно новой областью. Белок Р53 был открыт в 1979 г., а в 1987 г. была показана его связь с процессом старения. В среднем около 9,7 лет прошло с первого упоминания множества генов до упоминания их в контексте со старением. Примерное количество средств, потраченных на финансирование исследований старения, превышает 8,5 млрд. долларов США, большинство выделенных средств было потрачено на исследование генов, участвующих в клеточном ответе.

В среднем примерно 7,4% средств было потрачено на финансирование проектов с указанием «старения» в заявке на грант. Среднее количество средств на одно цитирование составило 43 900 долларов США. Крупнейшая сумма, выделенная на финансирование исследования одного гена старения, указанного в реферате, равнялась 195 млн. долларов США, что составило менее 5% всей финансовой помощи, выделенной для исследования Р53. Ген SIRT1 и его гомологи являются единственными генами, на исследование функций которых в процессе старения потрачено более 100 млн. долларов США, что составляет менее 14% средств, выделенных на проекты, не связанные со старением. Большинство генов, имеющих отношение к старению и долгожительству, связаны с другими биологическими процессами, и большинство средств и публикаций, цитирующих эти гены, относятся к другим областям.

«В то время как большинство исследователей опираются на опубликованные данные и тезисы научных конференций, следуя за достижениями в их научных областях, огромное количество информации скрыто в опубликованных заявках на грант и связанных с ними метаданных. Сравнительный анализ правительственных грантов и связанных публикаций показывает, что исследование старения является новым направлением, и что только небольшая доля средств, потраченных на гены долгожительства, была действительно выделена на исследование старения», - говорит профессор Алекс Жаворонков (Alex Zhavoronkov), доктор философии, директор Фонда Биогеронтологических исследований (Biogerontology Research Foundation, Великобритания).

Кроме того, команда исследователей также провела анализ сигнальных путей генов, имеющих отношение к старению и долгожительству, и продемонстрировала, что большинство геронтогенов является участниками клеточного ответа на стресс, что подтверждает существование «программы долгожительства». Как правило, гены-регуляторы программы долгожительства подавляют мутации, снижающие эффективность некоторых из таких путей, принося преимущество долгожительства.

Умеренное увеличение экспрессии генов долгожительства, участвующих в ответе на стрессовое воздействие на ДНК, белки или другие клеточные повреждения, продлевает срок жизни. Наряду с этим умеренный стресс индуцирует «программу долгожительства» путем стимуляции экспрессии «генов экстренного случая» и предотвращения или избегания ошибок, включая новые и спонтанные ошибки. Хронический или острый стресс истощает защитные механизмы и, таким образом, ускоряет старение.

Про-возрастные и анти-возрастные процессы существуют на всех уровнях систем организма, от молекулярного до системного (метаболического, эндокринного, иммунного, межклеточного взаимодействия). Их многоуровневая организация, взаимосвязь, сочетание регулярных и стохастических элементов делают процесс старения фрактальным процессом.

По материалам Landes Bioscience

Оригинальная статья:
Alexey A Moskalev, Alexander M Aliper, Zeljka Smit-McBride, Anton Buzdin, Alex Zhavoronkov. Genetics and epigenetics of aging and longevity. Cell Cycle, 2014; 13 (7) DOI: 10.4161/cc.28433