Старение – это неизбежный процесс, который происходит с каждым организмом на Земле. Одним из основных механизмов старения является накопление повреждений в клетках и тканях, вызванных воздействием свободных радикалов, окислительным стрессом и другими факторами. Кроме того, старение связано с изменениями в геноме клеток, которые приводят к снижению способности клеток к делению и регенерации.

Однако, благодаря научным исследованиям, мы можем узнать о механизмах старения и разрабатывать методы борьбы. Генная инженерия в этом процессе занимает очень важное место. Таким образом недавнее исследование, проведенное на дрожжевых клетках показало, как возможно замедлить этот процесс.

С возрастом человек теряет около 10% массы головного мозга к 70 годам.

Как происходит старение?

Одной из основных теорий старения является теория свободных радикалов. Согласно ей, процесс старения происходит из-за накопления свободных радикалов – нестабильных молекул, которые могут повредить клетки и вызвать различные биохимические реакции в организме. В результате клетки и ткани начинают утрачивать свою способность к регенерации и восстановлению, что приводит к старению.

В возрасте около 30 лет мы начинаем терять мышечную массу и силу, и каждое десятилетие мы теряем около 3-5% своей мышечной массы.

Кроме того, старение может быть связано с изменениями в генетической информации. В этом случае старение объясняется тем, что клетки не могут правильно реплицироваться, что приводит к нарушению работоспособности организма. Кроме того, в нашем генетическом материале есть определенные гены, которые снижают устойчивость организма к различным болезням, они также могут влиять на ускоренное старение.

Одной из важных составляющих процесса старения является уменьшение продукции гормонов. С возрастом уровень гормонов, таких как тестостерон, эстроген и гормон роста, начинает снижаться. Это приводит к изменению физиологических функций организма, таких как мышечная масса, костная плотность и метаболизм.

Наконец, старение может быть связано с ухудшением функций иммунной системы. С возрастом иммунная система становится менее эффективной в борьбе с инфекциями и другими болезнями, что приводит к увеличению риска развития хронических заболеваний.

Как ученым удалось замедлить старение

Наши клетки подвергаются множественным изменениям в процессе жизни из-за чего они ослабевают и в конце умирают. Однако последние изучения открыли свет на весьма интересное событие: клетки, состоящие из одного и того же генетического материала и в одинаковой среде, могут проходить разные пути старения. Одни деформируются в результате снижения стабильности ДНК, а другие – в связи с сокращением митохондрий, клеток, которые производят энергию для организма. По мере того как мы стареем, митохондрии могут ухудшаться – это приводит к снижению энергетического потенциала клеток и органов.

Один из главных факторов старения – окисление. В течение жизни мы постоянно производим свободные радикалы, которые повреждают клетки и могут привести к различным заболеваниям.

Для того, чтобы замедлить старение, ученым пришлось достаточно потрудиться – создать генетические “часы”. Основной их функцией является переключение между “режимами”, которые и отвечают за старение, тем самым продлевая жизнь клеток. Используя генетические цепи – команде ученых удалось провести эксперимент на дрожжевых клетках, который привел к увеличению показателей на целых 82%.

Чтобы добиться успеха, исследователи опирались на данные, полученные ранее. В них были описаны механизмы и определение путей старения. А также был предложен путь изменения генетических данных для продления жизни клеток.

Как говорится в журнале Science – сейчас исследователи используют синтетическую биологию, чтобы предотвратить достижение клетками износа, связанного со старением. Генные регуляторные цепи, отвечающие за многие физиологические функции, включая старение, содержатся в клетках растений, животных и человека. Это новое решение может значительно продлить срок службы клеток и оказать большое влияние на медицину и биологию.

Генная регуляция и ее влияние на старение

Интересным фактом является то, что генетические цепочки могут быть управляемы с помощью подобных электрическим цепям механизмов. Из исследований стало понятно, что не все клетки стареют одинаково, даже если их генетическая регуляция находится под контролем. Ученые создали «умный процесс старения», чтобы увеличить продолжительность жизни клеток, позволяющий им переключаться между различными механизмами старения.

Старение может снижать способность человека усваивать некоторые витамины и минералы, что может привести к дефициту питательных веществ.

С помощью генетической модификации они перестроили схему, контролирующую старение, и создали цикл отрицательной обратной связи, предотвращающий этот процесс. Схема похожа на генератор, который заставляет клетки переключаться между двумя «стареющими» состояниями, избегая пребывания в любом из них и замедляя дегенерацию клеток.

Кроме того, авторы использовали компьютерное моделирование для тестирования идей перед созданием или модификацией схемы в клетках. Это позволило им оптимизировать процесс и сэкономить время и ресурсы. Результаты исследований показали значительное увеличение продолжительности жизни клеток и установили новый рекорд в области продления жизни клеток с помощью генетических и химических воздействий.

Исследование старения на дрожжах

В своих исследованиях команда изучала специальные дрожжевые клетки. Их использовали для изучения основных моделей старения, а также отслеживали весь процесс изменения, который проходил в клетках.

Несмотря на все изменения при старении, многие люди продолжают оставаться активными и здоровыми на протяжении всей жизни благодаря правильному питанию, физической активности и заботе о своем здоровье.

Эти данные помогли ученым выявить закономерность и использовать генную модификацию, которая позволила добиться колоссального успеха. Конечный результат привел к тому, что продолжительность жизни клеток увеличился на 82%. Такая модель поможет использовать аналогичные технологии для изменения процессов и у человека.

Это исследование является успешным примером применения синтетической биологии для перепрограммирования процесса старения клеток. На данный момент команда исследователей продолжает эксперименты в области старения различных типов клеток человека, включая стволовые клетки и нейроны.

источник