Революция в генетиката: учени успяха успешно да прехвърлят ключовия ген на дълголетието

Тайната на невероятното дълголетие на голия къртичи плъх се крие в наличието на специален ген, който предизвиква високи нива на хиалуроновата киселина с високо молекулно тегло (HMW-HA) в тъканите му. За първи път в историята изследователи успяха да прехвърлят този ген към мишки, което значително подобри тяхното здраве и дълголетие. Тези резултати проправят пътя за възможното прилагане на този ген при хората.

Голият къртичи плъх, или голият копач (Heterocephalus glaber), е привлякъл вниманието на учените заради изключителното си дълголетие. В плен те могат да живеят до 41 години, което е 10 пъти повече от други видове гризачи с подобни размери. За разлика от другите бозайници голите къртици изглежда са частично имунизирани срещу стареенето и свързаните с него заболявания, включително невродегенерацията, сърдечносъдовите заболявания, артрита и рака.

Генът е с уникални възможности за борба със стареенето

Учените, провели новото изследване, описано в списание Nature, са прекарали няколко десетилетия в идентифициране и разшифроване на биологичните механизми, които стоят в основата на невероятната способност на процеса на стареене на голите къртичи плъхове. В предишните си изследвания те идентифицираха специфичен противораков механизъм на „ранно контактно инхибиране“, който се осъществява с посредничеството на необичайно голямо изобилие от хиалуронова киселина с високо молекулно тегло (HMW-HA, която има маса над 6,1 мегадалтона). Това съединение широко се използва и като активна съставка в много козметични продукти против стареене.

Хиалуронът е непротеинова молекула, която е част от извънклетъчния матрикс и модулира биомеханичните свойства на тъканите. Въпреки че на пръв поглед структурата на хиалуронана е доста проста, биологичните взаимодействия, в които участва тази молекула, са удивително сложни. Нейната дължина може да варира от единичен олигомер до изключително дълга верига, която може да има маса от няколко милиона далтона. Функциите му зависят до голяма степен от тази структурна дължина. Съединенията с ниско молекулно тегло подпомагат възпалението, увреждането на тъканите и разпространението на туморите. От друга страна, по-дългите и масивни такива запазват тъканната хомеостаза и имат мощни антиоксидантни и противовъзпалителни свойства.

При голите къртичи плъхове HMW-HA има забележителни цитопротективни и регенеративни свойства. Експресията на гена на хиалуронан синтаза 2 (HAS2), кодиращ тази киселина, е особено висока при този гризач в сравнение с хората и мишките. Въпреки че всички бозайници имат своя собствена версия на HAS2, голият къртичи плъх изглежда има уникална версия. Неговите тъкани също така имат намалена активност на хиалуронидазите, които са отговорни за разграждането на дългите вериги на HMW-HA. В резултат на това тъканите на голите плъхове са около 10 пъти по-богати на HMW-HA от тъканите на хората и мишките.

В новото изследване учените са искали да проверят дали тези положителни ефекти могат да бъдат пренесени върху лабораторни мишки, като им дадат HAS2 версията на голите къртичи плъхове.

„Нашето изследване предоставя принципно доказателство, че уникалните механизми за дълголетие, развити при дълголетните видове бозайници, могат да бъдат изнесени, за да удължат живота на другите бозайници“, казва съавторът на изследването Вера Горбунова от университета в Рочестър.

Засилената противоракова защита, предизвикана от гена

При експериментите мишките са били генетично модифицирани, за да експресират гена HAS2 на голия къртичи плъх (nmrHAS2). За засилване на генната експресия е използван CAG промотор, който предизвиква високо ниво на генна експресия. Въпреки това, тъй като при голия къртичи плъх HMW-HA започва да се натрупва едва след раждането (което е несъвместимо с ембриогенезата), експресията на nmrHAS2 трябваше да бъде контролирана във времето след прехвърлянето му върху мишките.

При този анализ е установено, че мишките, експресиращи nmrHAS2, са по-добре защитени срещу спонтанните тумори и химически индуцирания рак на кожата. Те също така са показали по-добро общо здравословно състояние и по-дълга продължителност на живота в сравнение с контролната партида (нормални мишки), като нетната полза е 4,4%. Счита се, че това подобрено здраве се дължи на намаленото възпаление, вероятно причинено от пряк имуномодулиращ ефект, както и на подобреното функциониране на чревната бариера.

В подкрепа на тези резултати е и фактът, че с напредването на възрастта при третираните мишки се наблюдава намаляване на функционалните промени, естествено свързани със стареенето. Тези промени включват намалено възпаление в няколко вида тъкани, подобрена цялост на чревната бариера и по-здрава чревна микрофлора. Натрупването на HMW-HA също така отслабва анормалните имунни реакции на тъканно ниво.

„От откриването на HMW-HA в голите къртичи плъхове до доказването, че HMW-HA подобрява здравето на мишките, минаха 10 години“, обяснява Горбунова. „Следващото ни предизвикателство е да пренесем този ефект върху хората“, отбелязва тя.

За целта са възможни две стратегии: забавяне на разграждането на HMW-HA или подобряване на неговия синтез. Експертният екип вече е идентифицирал потенциално обещаващи съединения за първата стратегия, които в момента са в процес на предклинично тестване.

Навярно това революционно постижение може да се съчетае с новата технология за обръщане стареенето на стволовите клетки, при което се използва специален начин за доставяне на антиоксиданти до стволовите клетки, с който успяват да спрат процеса на стареене. Технологията открива реална възможност за клетъчна терапия за пациенти на всякаква възраст, въпреки дегенерацията на собствения им биоматериал.

Появява се реална възможност за удължаване на човешкия живот, както и за пълноценен живот по-напреднала възраст.