Научное познание клеток, которые никогда не стареют

Почему человеческий организм стареет: на коже появляются морщинки, волосы седеют, а иммунная система слабеет? Биолог Элизабет Блэкберн нашла ответ на этот вопрос, сделав открытие теломеразы — фермента, восстанавливающего концевые участки хромосом, которые распадаются при делении клеток. За это революционное открытие Блэкберн и её колеги были удостоены Нобелевской премии. Узнайте о проведённом ими исследовании и сделанных учёными выводах, в том числе о том, что человек способен воздействовать на процесс своего старения — гораздо в большей степени, чем можно было бы предположить.

Где начинается конец?

Для меня всё началось
с этого крошечного организма,

этого чудесного организма —
по крайней мере,

я считаю его таким.

Называется он тетрахимена.
Тетрахимена — это одноклеточный организм.

По сути, тетрахимена — это тина.

Поэтому можно сказать,
что и карьера моя началась с тины.

То, что я стала учёным,
совсем неудивительно.

Я выросла далеко отсюда.

Когда я была маленькой,
я проявляла жгучий интерес

буквально ко всем живым существам.

Я подбирала смертельно ядовитых
медуз и пела им песни.

А когда началась моя
профессиональная деятельность,

мне страшно хотелось проникнуть в тайны,
которыми окутаны

первичные частицы мироздания.

Мне повезло, что я росла в обществе,
в котором любознательность поощрялась.

И этот крошечный организм —
тетрахимена, то есть тина, —

представил возможность разобраться
в тайнах мироздания,

которые и не давали мне покоя,

а именно изучить ДНК-содержащие структуры
в клетке, известные как хромососы.

В особенности меня интересовали
концевые участки хромосом,

которые называются теломеры.

Когда я только начала
свою исследовательскую деятельность,

всё, что мы знали о теломерах,
это то, что они защищают концы хромосом.

Они играют важную роль при делении клеток.

Очень важную роль.

Но мне хотелось узнать,
из чего же состоят теломеры,

и для исследования мне требовалось
довольно большое количество теломер.

И так случилось, что именно тетрахимена —
этот чудесный крошечный организм —

обладал множеством коротких
линейных хромосом —

около 20 000 —

то есть у них было множество теломер.

Мы обнаружили, что теломеры
состоят из особых сегментов

некодирующих ДНК и находятся они
на самых кончиках хромосом.

Но именно тут возникала проблема.

Жизнь человека начинается с одной клетки.
Клетка делится — образуются две клетки.

Из двух клеток получается четыре клетки,
из четырёх — восемь

и так далее
до 200 миллионов миллиардов клеток,

из которых состоит
тело взрослого человека.

Многие из этих клеток делятся
по много тысяч раз.

И вот даже сейчас —
я стою перед вами на сцене,

а мои клетки продолжают
неустанно размножаться —

чтобы я смогла выстоять своё выступление.

Каждый раз, когда происходит
деление клетки, в хромосомах

в полном объёме копируется и ДНК —
весь кодирующий сегмент ДНК.

Этот сегмент несёт в себе
важные оперативные инструкции,

тем самым поддерживая клетки
в здоровом состоянии:

помогая клеткам сердечной мышцы
поддерживать нормальный ритм —

но уверяю вас — именно сейчас
мое сердце бьётся неровно,

помогая иммунным клеткам

бороться с бактериями и вирусами,

помогая клеткам головного мозга
сохранить в памяти наш первый поцелуй

и продолжать усваивать новую информацию
на протяжении всей жизни.

Но при копировании ДНК
происходит некоторый сбой.

И это данность нашей жизни.

Каждый раз, когда происходит
деление клетки и копируется ДНК,

часть концевого отрезка ДНК
изнашивается и укорачивается,

то есть сокращается длина теломер ДНК.

Для сравнения представьте себе

пистончики на концах шнурков.

Эти пистончики предохраняют шнурки —
или хромосомы — от изнашивания.

Но если этот наконечник становится
слишком коротким, он отваливается.

И изношенные теломеры
посылают клеткам сигналы:

«ДНК больше ничем не защищена».

Сигнал послан. Время умирать.

Ну что ж, вот и сказке конец.

И всё же нет, не так скоро.

Это ещё не конец,

ведь жизнь на земле всё ещё продолжается.

Поэтому меня мучил вопрос:

если износ теломер неизбежен,

каким образом мать-природа
заботится о том,

чтобы наши хромосомы оставались здоровыми?

Помните, мы уже говорили
о крошечном организме тетрахимене?

Поразительно, но клетки тетрахимены
никогда не стареют и не умирают.

Их теломеры не укорачиваются со временем.

А, бывает, они даже удлиняются.

Было в этих тетрахименах нечто такое,

о чём, поверьте мне,
не написано ни в одном учебнике.

И вот, работая в лаборатории вместе
с моей талантливейшей студенткой

Кэрол Грейдер, с которой мы впоследствии
разделили Нобелевскую премию за этот труд,

мы начали проводить эксперименты

и обнаружили, что в клетках тетрахимены

содержится фермент, о котором
мы раньше и не догадывались,

и этот фермент способен пополнить,
то есть удлинить теломеры.

Этот фермент мы назвали теломераза.

И когда мы лишили тетрахимены теломеразы,

её теломеры истощились и погибли.

То есть именно благодаря
избытку теломеразы

тетрахимена никогда не старела.

Эти выводы из экспериментов с тетрахименой

звучат довольно обнадёживающе для людей,

поскольку, как выяснилось,

с годами человеческие теломеры
становятся короче,

в результате чего мы стареем.

То есть, по большому счету,
чем длиннее наши теломеры,

тем здоровее наш организм.

А когда теломеры становятся
совсем короткими,

мы начинаем видеть и чувствовать
признаки старения.

По мере того, как кожные клетки отмирают,

мы начинаем замечать морщинки.

Отмирают пигментные клетки волос —

мы седеем.

Отмирают клетки иммунной системы —

и риск заболеть увеличивается.

По сути, за последние 20 лет
было проведено множество исследований,

которые неопровержимо доказали,
что из-за истощения теломер

повышается риск
сердечно-сосудистых заболеваний,

болезни Альцгеймера,
некоторых видов рака и диабета —

тех самых болезней, которые часто
заканчиваются летальным исходом.

И тут нужно хорошенько подумать.

Что же происходит в организме?

В результате истощения теломер

мы начинаем выглядеть
и чувствовать себя старее.

Наши теломеры исчерпывают себя и погибают.

С другой стороны, те, кто дольше
чувствуют себя молодыми,

обладают теломерами,
длина которых остаётся прежней

более длительное время.

А это продлевает чувство молодости

и снижает риски того,
чего мы больше всего боимся

по мере приближения старости.

Ну,

кажется, с этим всё понятно.

Таким образом, если мои теломеры

влияют на темпы моего старения,

а теломеры могут обновляться теломеразой,

то всё, что нам надо сделать,
чтобы повернуть процесс старения вспять,

это раздобыть здоровую бутыль теломеразы —
непременно высшего качества,

биологически чистой и, желательно,
произведённой по стандартам.

Так ведь? Всё! Проблема решена.

(Аплодисменты)

Не так скоро, вы уж меня извините.

К сожалению, это ещё не решение проблемы.

Хорошо. Почему?

Изучение генетики человека
помогает нам понять,

что роль теломеразы

в организме человека весьма неоднозначна.

Иными словами,

да, увеличение уровня теломеразы снижает
риск многих заболеваний, но в то же время

увеличивает риск других болезней,
в том числе неизлечимых видов рака.

Поэтому даже если бы вам удалось купить
ту самую бутыль теломеразы —

а сейчас много сайтов, рекламирующих
весьма сомнительные элексиры, —

вы подвергли бы себя риску
заболеть раком — вот в чём проблема.

Мы этого, конечно же, не хотим.

Но не переживайте.

Забавно, но я думаю, многие из вас
уже решили для себя,

что хотели бы начать
жить жизнью тетрахимены.

(Смех)

Но человек также способен

извлечь уроки, изучив роль
и механизмы защиты теломер.

Здесь я хотела бы сразу
прояснить одну вещь.

Речь идёт не о продлении нашей жизни
на бессчисленное множество лет

и не о бессмертии человека,

а о продлении отрезка жизни,
когда человек ощущает себя здоровым.

Иными словами, это количество лет
нашей жизни, в течение которых

мы не страдаем серьёзными заболеваниями,
мы здоровы, ведём активный образ жизни

и вовсю наслаждаемся ею.

Как противоположность этому,
период болезней —

это этап нашей жизни, когда мы начинаем
чувствовать старость, болеем и умираем.

Поэтому вопрос следовало бы поставить так:

если нам не дано
напиться вволю теломеразы,

можем ли мы как-то иначе
воздействовать на длину теломер,

и, как следствие,
на наше самочувствие и здоровье

без риска заболеть раком?

Согласны?

Так вот, перенесёмся в 2000 год.

К тому моменту я провела
в своей лаборатории

уже немало лет, успешно
изучая крошечные теломеры.

И тут ко мне приходит
психолог Элисса Эпель.

Элисса специализируется
на воздействии тяжёлых форм

хронического стресса на психологическое
и физическое здоровье человека.

И вот Элисса заходит ко мне в лабораторию,

которая по иронии судьбы
находится напротив бюро ритуальных услуг,

(Смех)

и задаёт вопрос жизни и смерти:

«Что происходит с теломерами людей,
которые подвержены

хроническому стрессу?»

Дело в том, что в тот момент Элисса
занималась исследованиями опекунов,

и в частности, матерей детей, страдающих
какими-то хроническими заболеваниями:

заболеваниями кишечного тракта, аутизмом
и так далее; и их матери, очевидно,

на протяжении долгого времени подвергались
большому психологическому стрессу.

Должна признаться,
её вопрос коренным образом

изменил ход моей научной деятельности.

Видите ли, всё это время
я считала теломеры

мельчайшими молекулярными структурами

и полагала, что на них
влияют гены человека.

И когда Элисса спросила меня про опекунов,

неожиданно для себя я посмотрела
на теломеры в совершенно ином свете.

И за генами и хромосомами

я вдруг увидела живых людей,
которых мы исследовали.

Я сама мать,

и в этот момент

я живо представила себе этих женщин,

котрые ухаживают за ребёнком,
страдающим каким-то

серьёзным заболеванием, и зачастую
не получают никакой посторонней помощи.

Эти женщины, попросту говоря,

обычно выглядят совершенно истощёнными.

Поэтому мы предположили, что их теломеры,
возможно, также были истощены.

Наконец наш с Элиссой
научный интерес достиг апогея.

Для нашего первого исследования
Элисса отобрала группу матерей.

Мы хотели найти ответ на вопрос:

как изменялась длина теломер этих женщин
на протяжении тех лет, в течение которых

они ухаживали за ребёнком
с хроническим заболеванием?

Прошло четыре года,

и вот настал тот самый день —
мы получили первые результаты.

Элисса взглянула на точечную диаграмму

и буквально ахнула.

Взаимосвязь была очевидной.

Диаграмма подтверждала наши опасения.

Результаты были налицо.

Чем дольше,
то есть чем большее количество лет

мать ухаживала за больным ребёнком,

независимо от возраста самой матери,

тем короче становились её теломеры.

И чем острее мать воспринимала

свои ситуацию как стрессовую,

тем меньше у нее было теломеразы
и тем короче были теломеры.

Таким образом,
мы совершили новое открытие:

чем большему хроническому стрессу
подвергаются люди, тем короче их теломеры,

а, значит, повышается вероятность
преждевременного наступления

стадии заболеваний
и, возможно, даже смерти.

Это открытие означало,
что всё происходящее в жизни человека

и реакция человека на то,
что происходит в его жизни,

напрямую влияет на здоровье его теломер.

То есть длина теломер определяется
не просто количеством прожитых лет.

И вопрос, поставленный Элиссой, когда она
впервые пришла ко мне в лабораторию,

на самом деле оказался
вопросом жизни и смерти.

К счастью, в полученных нами данных
просматривалась надежда.

Мы обнаружили, что длина теломер
некоторых матерей, неустанно ухаживающих

за своими больными детьми
на протяжении многих лет,

оставалась на прежнем уровне.

Исследование этой группы показало —
они были устойчивы к стрессовым ситуациям.

Они воспринимали
обстоятельства своей жизни

не как тяжёлое бремя,
которое они несут на себе изо дня в день,

но как задачу,
которую им предстоит решить.

Эти выводы несут для всех нас
чрезвычайно важную информацию:

мы способны влиять
на процессы старения нашего организма

вплоть до каждой клеточки.

Наш изначальный интерес
оказался заразительным.

Тысячи исследователей
из разных областей науки

поделились с нами своими знаниями,
внеся свой вклад в исследование теломер.

Мы начали получать новые данные.

На сегоняшний момент уже написано более
10 000 научных статей, и это не предел.

Несколько исследований довольно быстро
подтвердили наши изначальные догадки,

что, да, хронический стресс
отрицательно сказывается на теломерах.

И многие другие исследования показали,
что мы на самом деле способны

воздействовать на процессы старения
нашего организма —

гораздо в большей степени,
чем можно было бы предположить.

Вот несколько примеров.

В Калифорнийском университете
в Лос-Анджелесе провели исследование

группы лиц, долгое время ухаживающих
за родственниками с диагнозом слабоумие.

Учёные заметили,
что длина теломер этих людей

даже увеличивалась,

если те занимались медитацией

хотя бы 12 минут в день
на протяжении двух месяцев.

Отношение к жизни важно.

Если вы привыкли мыслить отрицательно,

ваша реакция на стрессовую ситуацию
будет весьма болезненной.

К примеру, менеджер вызывает вас к себе,

и первое, что вам приходит в голову это:
«Меня хотят уволить».

Как результат,
ваши кровеносные сосуды сужаются,

уровень кортизона —
гормона стресса — медленно повышается

и продолжает оставаться высоким.

Со временем постоянно
повышенный уровень кортизола

снижает уровень теломеразы в организме.

Это отрицательно сказывается
на ваших теломерах.

Если же вы, наоборот, привыкли

относиться к стрессовым ситуациям как
к задачам, которые вам предстоит решить,

кровь приливает к сердцу
и головному мозгу,

и вы испытываете короткую вспышку
кортизола, что придаёт вам силы.

Благодаря правильному настрою

ваши теломеры остаются в порядке.

Итак...

Какие выводы мы можем сделать
из всего этого?

С вашими теломерами всё в порядке.

И вы можете воздействовать

на состояние ваших теломер.

Наш научный интерес только возрастал,

и теперь мы уже задавались вопросом:

какое влияние на теломеры
имеют внешние факторы?

Как то, что происходит в нашем окружении,
воздействует на состояние наших теломер?

Вы прекрасно знаете,
что люди — существа социальные.

Возможно, наши теломеры тоже социальны?

Результаты исследований оказались
просто ошеломляющими.

Пережитые в раннем детстве

насилие, безразличие
со стороны окружающих,

психологическая агрессия и расизм

также отражаются на длине теломер,
и их последствия сохраняются всю жизнь.

Можете себе представить,
как сказывается на детях

жизнь в зоне конфликтных действий?

А если вы проживаете
в небезопасном районе,

где нельзя верить даже соседям,

ваши теломеры также будут
на порядок короче, чем у других людей.

Так что ваш домашний адрес
тоже влияет на состояние теломер.

С другой стороны,

благополучные районы,
долгий, счастливый брак

и крепкая, многолетняя дружба

способны улучшить состояние ваших теломер.

О чём нам всё это говорит?

О том, что мы наделены способностью влиять
на свои собственные теломеры

и что мы также можем воздействовать
на теломеры других людей.

Исследование теломер продемонстрировало,
что люди связаны друг с другом.

Но меня мучает ещё один вопрос.

Я не перестаю думать,

какое наследие каждый из нас

оставит для будущих поколений?

Готовы ли мы направить наши усилия,

чтобы помочь преуспеть
юной девушке или молодому человеку,

разглядывающим в микроскоп
какое-нибудь крошечное существо,

наподобие тины-тетрахимены,

чтобы найти ответ на вопрос, который мы
сегодня даже не готовы сформулировать?

А этот самый вопрос, возможно, окажется
решающим для всех жителей планеты.

А, может быть, вам интересно
узнать что-то о себе?

И теперь, вооружившись знаниями о том,
как уберечь ваши теломеры,

вы даже можете задаться вопросом,
как вам прожить отведённые вам

десятилетия, наслаждаясь
отменным здоровьем.

И зная о том, что вы способны влиять
на состояние теломер других людей,

задайте себе вопрос:

какую положительную роль вы хотели бы
сыграть в судьбе других людей?

Наконец, осознав, что любознательность
способна изменить мир,

что вы сделате для того, чтобы мир
помог удовлетворить эту любознательность

на благо будущих поколений?

Благодарю за внимание.

(Аплодисменты)