3-я Международная конференцияГенетика старения и долголетия

3-я Международная конференция

06–10.04.2014 роССия Сочи

3rd InternatIonal ConferenCe

06–10.04.2014 RUSSIA SochI

Брайан кеннеди

ян Вайг

Дэвид Гемс

нир Барзилай

клаудио франчески

Джуди кампизи

роберт Шмуклер рис

ричард Миллер

Вальтер Лонго

32 Конференция – 2014 Конференция – 2014

Задачи конференции: • Получитьсрезсовременныхзнанийвобластимеханизмовстаренияидолголетияиметодовпротиводействиястарению

• Простимулироватьмеждународныеколаборации• Познакомитьинвесторовсведущимиспециалистамивобла-стистаренияидолголетия

• Датьстимулиизвестностьчастныминициативамифондамвобластирадикальногопродленияжизни

основные темы:•Геныдолголетияучеловекаиживотных•Эпигенетическиемеханизмыстарения•Окружающаясреда,геныистарение•Биомаркерыбиологическоговозраста•Фармакологическиевмешательствавстарение•Генетикарегенерации•Системнаябиологиявисследованияхстарения

Президент Института исследований старения Бака (The Buck Institute for Research on Aging), Калифорния, США. Этотнаучныйцентрявляетсяпри-

знанныммировымлидеромвобластифундаментальныхиприкладныхисследованийстарения.В20лабора-торияхинститутаспомощьюновей-шихтехнологийразрабатываютсяииспытываютсягеропротекторныепрепараты,атакжелекарствадляпредотвращенияилечениявозрастза-висимыхзаболеваний(онкологиче-ских,сердечно-сосудистых,диабетаидр.).БрайанКеннеди–одинизведу-щихспециалистоввобластибиологиистарения,известныйтакжесвоимиисследованиями,проведеннымисо-вместносЛеонардомГуарантевМасса-чусетскомТехнологическомИнститутеисследованиями,результатыкоторыхпоказали,чтосиртуины (Sir2)модули-руютстарение.

Директор Института геронтологии при Медицинском колледже Альбер-та Эйнштейна (Albert Einstein College of Medicine), Бронкс (США). Основныетемыегоисследований:

раскрытиегенетическогокомпонентастаренияучеловекапродлениежизни.Известенисследованиямисверхдол-гожителей(людейстарше100лет)врамкахпроектаLongevityGenesProject(«Геныдолголетия»).Результатыпро-ектапоказали,чтолюди,обладающиеопределеннымнаборомгенов,стареютмедленнеедругих,возрастзависимыезаболеванияначинаютсяунихвсреднемна30летпозже,ипротекаютменеедолгоименеемучительно.

Отделение Геронтологии, Универ-ситет медицинских наук Арканзаса (Departments of Geriatrics, University of Arkansas for Medical Sciences), Литл-Рок, СШАОдноизнаправленийисследований

профессораШмуклер-Риса–поискгенов,регулирующихпродолжитель-ностьжизниунематодыC. elegans.Веголабораториибылисозданымутантынематодыпогенуage-1,уко-торыхвырезанакаталитическаясубъе-диницафосфатидининозитол-3-киназы(PI3K(CS)),обладающиедесятикратноувеличеннойпродолжительностьюжизни.Этинематодыобладаютгораздоболеедлительнымпериодомразвития,нормальнойподвижностью,одна-коприэтоммутантнымживотнымприходитсяпожертвоватьразмерамителаискоростьюметаболизма.Такжеэтичервиобладаютисключительнойустойчивостьюкоксидативномуиэлектрофильномустрессампосравне-ниюсчервямивконтрольнойгруппе.

Лаборатория старения C.elegans Института здорового старения Лондонского университетского кол-леджа (C.elegans aging Lab, Institute of Healthy aging UCL), Великобритания.Исследовательролигеноввограни-

чениипродолжительностижизниипроцессестарениянамоделикругло-гочервя C.elegans (нематоды).Геном C.elegans полностьюсеквенирован,апродолжительностьжизнисоставля-ет2-3недели,чтоделаетэтогочервяидеальнымобъектомдлягенетиче-скихманипуляцийсцельюпродленияжизни.ДэвидГемсявляетсяпервоот-крывателеммногихгеновдолголетия.Вэкспериментечервиснекоторымимутациямиживутв5раздольшепосравнениюсобычнымипредставите-лямивида.

Департамент центра патологии и гериатрии, Университет Мичигана (Department of Pathology and Geriatrics Center, University of Michigan), Мичи-ган, СШАЛаборатория,возглавляемаяРичар-

домМиллеромбылаоднойизпервых,показавшихвлияниерапамицинанаувеличениепродолжительностижизниумлекопитающих.Рапамицинспособенингибировать mTORсигналь-ныйпуть,егоприменениевызывает10%-ноеувеличениепродолжитель-ностижизниуподопытныхмышей.Этооднаизпервыхработ,показавшихвозможностьнаправленногофармако-логическоговмешательствавувеличе-ниепродолжительностижизни.

Департамент изучения рака и отве-тов на повреждение ДНК, Отдел наук о жизни, Национальная лаборатория Лоренса Беркли Баковский институт изучения рака (Cancer & DNA Damage Responses Department, Life Science Divi-sion, Lawrence Berkeley National Labo-ratory, Buck Institute for Age Research), Беркли, СШАЛабораторияпрофессораДжуди

Кампизипроводитмногосторонниеисследованиямеханизмовстаре-ния,специализируясьнавыяснениимолекулярныхпричинстаренияклетокиклеточнойсмерти.Работыпоизучениюмеханизмовклеточногостаренияиролителомерителомер-ас-социированныхбелковвподдержаниистабильностигеномапринеслиДжудиКампизимировуюизвестность.Вна-стоящеевремяонавместесосвоимисотрудникамизанимаетсяизучениемреакцииклетокнаразличныестрессо-выестимулы,которыемогутвызватьклеточноестарение.Ктакимстиму-ламотноситсядисфункциятеломер,повреждениенетеломерныхучастковДНК,избытоксигналовкделениюклетки,нарушениеорганизациихро-матинаит.д.

Отделение генетики Медицинско-го колледжа Альберта Энштейна (Albert Einstein College of Medicine, Department of Genetics), Нью-Йорк, США.ИсследованиялабораторииЯнаВай-

гапосвященыгеномнойнестабильно-стиимеханизмамееиндукции.Былопоказано,чтостечениемвременивклеткенакапливаетсябольшоечислоповрежденийДНКичтоэтотпроцессявляетсятканеспецифичным.Напри-мер,вмозгевотличиеотпеченича-стотамутацийменьшеиневозрастаетсвозрастом.Последствиямигеномнойнестабильностиявляютсянарушенияэкспрессиигенов,ведущиекракуичертамстарения.ЯнВайгявляетсяавторомизвестнойкниги«Старениегенома».

Отдел экспериментальной па-тологии Университета Болоньи (Department of Experimental Pathology, University of Bologna), Болонья, Ита-лия. Основнымнаправлениемисследо-

ванийКлаудиоФранческиявляетсярольиммуннойреакцииввозникно-венииракаипристарениичеловека.Изучениедолгожителей,которымудалосьизбежатьракаиболезнейсердцаявляетсяоднимизперспектив-ныхподходоввэтомнаправлении.КлаудиоФранческииегоколлегиис-следовали,почемунекоторымлюдямудаетсядожитьдо100лет,иприэтомнезаболетьраком.Оказалось,чтоудолгожителейнаблюдаетсяповы-шеннаяактивностьтакихпротивовос-палительныхцитокинов,какIL-10иTGF-beta,атакжепониженныйответнаIGF-1.ВнастоящеевремяКлаудиоФранческиявляетсяоднимизведу-щихисследователейвЕвропейскомпроекте«ГенетиказдоровогостарениявЕвропе»(GeneticsofHealthyAging,GEHA).Этотпроектвключаетвсебя24организацииизстранЕвропыплюсПекинскийинститутгеномавКитае.Задачейпроектаявляетсяпоискгенов,ответственныхзаздоровоедолголетие.

Онкологический институт Розвелла Парка (Roswell Park Cancer Institute), США ОсновалкомпаниюClevelandBioLabs

(NASDAQ:CBLI),выпускающуюлекар-ствапротивракаибиозащитныепре-параты,основанныенаегособствен-ныхизобретениях.Авторболее160научныхработвобластионкологии,вирусологии,молекулярнойгенетикиирадиационнойбиологии.Облада-тельамериканскихимеждународныхпатентов.Одинизсамыхуспешныхроссийскихбиологов,работающихзаграницей.

3-я Меж дународна я конференция 06–10.04.2014 Сочи

Генетика старения и долголетия

участники Конференции: крупнейшиеспециалистыСША,ЕвропыиРоссиипогенетикестаренияипродолжительностижизни,изучениюприродыракаивозрастзависимыхзаболеваний,исследованиюдолгожительстваиматематическомумоделированиюпродолжи-тельностижизни,втомчисле:

6–10апреля2014годавСочисостоитсямеждународнаяконференция «Генетика старения и долголетия».

Брайан Кеннеди (Brian Kennedy) роберт Шмуклер

рис (robert J. Shmookler-reis)

джуди Кампизи (Judith Campisi)

Клаудио Франчески (Claudio franceschi)

ян Вайг (Jan Vijg)

андрей Гудков (andrei V. Gudkov)

дэвид Гемс (David Gems)

ричард Миллер (richard Miller)

нир Барзилай (nir Barzilai)

Институт молекулярной генетики РАН (Institute of Molecular Genetics, RAS), Москва, РоссияЗанимаетсявыявлениемгенети-

ческихдетерминант,определяющихпродолжительностьжизниуDrosphila melanogaster.Врезультатеширокомас-штабногоскрининга,вкоторомбылозадействованоболее1000мутантныхлиний,быливыявлены58ранеенеописанныхмутаций,влияющихнаувеличениепродолжительно-стижизни.Такжеудалосьвыявитьобщийтранскрипционныйпрофиль,характерныхдлямухдолгожителей.Модельнаясистемаплодовоймуш-ки,используемаяЕленойПасюковойиееколлегами,позволяетизучатькомплексныйвкладивзаимодействиегеноввопределениедолголетия.

елена Пасюкова (elena Pasyukova)

32 Конференция – 2014 Конференция – 2014

Задачи конференции: • Получитьсрезсовременныхзнанийвобластимеханизмовстаренияидолголетияиметодовпротиводействиястарению

• Простимулироватьмеждународныеколаборации• Познакомитьинвесторовсведущимиспециалистамивобла-стистаренияидолголетия

• Датьстимулиизвестностьчастныминициативамифондамвобластирадикальногопродленияжизни

основные темы:•Геныдолголетияучеловекаиживотных•Эпигенетическиемеханизмыстарения•Окружающаясреда,геныистарение•Биомаркерыбиологическоговозраста•Фармакологическиевмешательствавстарение•Генетикарегенерации•Системнаябиологиявисследованияхстарения

Президент Института исследований старения Бака (The Buck Institute for Research on Aging), Калифорния, США. Этотнаучныйцентрявляетсяпри-

знанныммировымлидеромвобластифундаментальныхиприкладныхисследованийстарения.В20лабора-торияхинститутаспомощьюновей-шихтехнологийразрабатываютсяииспытываютсягеропротекторныепрепараты,атакжелекарствадляпредотвращенияилечениявозрастза-висимыхзаболеваний(онкологиче-ских,сердечно-сосудистых,диабетаидр.).БрайанКеннеди–одинизведу-щихспециалистоввобластибиологиистарения,известныйтакжесвоимиисследованиями,проведеннымисо-вместносЛеонардомГуарантевМасса-чусетскомТехнологическомИнститутеисследованиями,результатыкоторыхпоказали,чтосиртуины (Sir2)модули-руютстарение.

Директор Института геронтологии при Медицинском колледже Альбер-та Эйнштейна (Albert Einstein College of Medicine), Бронкс (США). Основныетемыегоисследований:

раскрытиегенетическогокомпонентастаренияучеловекапродлениежизни.Известенисследованиямисверхдол-гожителей(людейстарше100лет)врамкахпроектаLongevityGenesProject(«Геныдолголетия»).Результатыпро-ектапоказали,чтолюди,обладающиеопределеннымнаборомгенов,стареютмедленнеедругих,возрастзависимыезаболеванияначинаютсяунихвсреднемна30летпозже,ипротекаютменеедолгоименеемучительно.

Отделение Геронтологии, Универ-ситет медицинских наук Арканзаса (Departments of Geriatrics, University of Arkansas for Medical Sciences), Литл-Рок, СШАОдноизнаправленийисследований

профессораШмуклер-Риса–поискгенов,регулирующихпродолжитель-ностьжизниунематодыC. elegans.Веголабораториибылисозданымутантынематодыпогенуage-1,уко-торыхвырезанакаталитическаясубъе-диницафосфатидининозитол-3-киназы(PI3K(CS)),обладающиедесятикратноувеличеннойпродолжительностьюжизни.Этинематодыобладаютгораздоболеедлительнымпериодомразвития,нормальнойподвижностью,одна-коприэтоммутантнымживотнымприходитсяпожертвоватьразмерамителаискоростьюметаболизма.Такжеэтичервиобладаютисключительнойустойчивостьюкоксидативномуиэлектрофильномустрессампосравне-ниюсчервямивконтрольнойгруппе.

Лаборатория старения C.elegans Института здорового старения Лондонского университетского кол-леджа (C.elegans aging Lab, Institute of Healthy aging UCL), Великобритания.Исследовательролигеноввограни-

чениипродолжительностижизниипроцессестарениянамоделикругло-гочервя C.elegans (нематоды).Геном C.elegans полностьюсеквенирован,апродолжительностьжизнисоставля-ет2-3недели,чтоделаетэтогочервяидеальнымобъектомдлягенетиче-скихманипуляцийсцельюпродленияжизни.ДэвидГемсявляетсяпервоот-крывателеммногихгеновдолголетия.Вэкспериментечервиснекоторымимутациямиживутв5раздольшепосравнениюсобычнымипредставите-лямивида.

Департамент центра патологии и гериатрии, Университет Мичигана (Department of Pathology and Geriatrics Center, University of Michigan), Мичи-ган, СШАЛаборатория,возглавляемаяРичар-

домМиллеромбылаоднойизпервых,показавшихвлияниерапамицинанаувеличениепродолжительностижизниумлекопитающих.Рапамицинспособенингибировать mTORсигналь-ныйпуть,егоприменениевызывает10%-ноеувеличениепродолжитель-ностижизниуподопытныхмышей.Этооднаизпервыхработ,показавшихвозможностьнаправленногофармако-логическоговмешательствавувеличе-ниепродолжительностижизни.

Департамент изучения рака и отве-тов на повреждение ДНК, Отдел наук о жизни, Национальная лаборатория Лоренса Беркли Баковский институт изучения рака (Cancer & DNA Damage Responses Department, Life Science Divi-sion, Lawrence Berkeley National Labo-ratory, Buck Institute for Age Research), Беркли, СШАЛабораторияпрофессораДжуди

Кампизипроводитмногосторонниеисследованиямеханизмовстаре-ния,специализируясьнавыяснениимолекулярныхпричинстаренияклетокиклеточнойсмерти.Работыпоизучениюмеханизмовклеточногостаренияиролителомерителомер-ас-социированныхбелковвподдержаниистабильностигеномапринеслиДжудиКампизимировуюизвестность.Вна-стоящеевремяонавместесосвоимисотрудникамизанимаетсяизучениемреакцииклетокнаразличныестрессо-выестимулы,которыемогутвызватьклеточноестарение.Ктакимстиму-ламотноситсядисфункциятеломер,повреждениенетеломерныхучастковДНК,избытоксигналовкделениюклетки,нарушениеорганизациихро-матинаит.д.

Отделение генетики Медицинско-го колледжа Альберта Энштейна (Albert Einstein College of Medicine, Department of Genetics), Нью-Йорк, США.ИсследованиялабораторииЯнаВай-

гапосвященыгеномнойнестабильно-стиимеханизмамееиндукции.Былопоказано,чтостечениемвременивклеткенакапливаетсябольшоечислоповрежденийДНКичтоэтотпроцессявляетсятканеспецифичным.Напри-мер,вмозгевотличиеотпеченича-стотамутацийменьшеиневозрастаетсвозрастом.Последствиямигеномнойнестабильностиявляютсянарушенияэкспрессиигенов,ведущиекракуичертамстарения.ЯнВайгявляетсяавторомизвестнойкниги«Старениегенома».

Отдел экспериментальной па-тологии Университета Болоньи (Department of Experimental Pathology, University of Bologna), Болонья, Ита-лия. Основнымнаправлениемисследо-

ванийКлаудиоФранческиявляетсярольиммуннойреакцииввозникно-венииракаипристарениичеловека.Изучениедолгожителей,которымудалосьизбежатьракаиболезнейсердцаявляетсяоднимизперспектив-ныхподходоввэтомнаправлении.КлаудиоФранческииегоколлегиис-следовали,почемунекоторымлюдямудаетсядожитьдо100лет,иприэтомнезаболетьраком.Оказалось,чтоудолгожителейнаблюдаетсяповы-шеннаяактивностьтакихпротивовос-палительныхцитокинов,какIL-10иTGF-beta,атакжепониженныйответнаIGF-1.ВнастоящеевремяКлаудиоФранческиявляетсяоднимизведу-щихисследователейвЕвропейскомпроекте«ГенетиказдоровогостарениявЕвропе»(GeneticsofHealthyAging,GEHA).Этотпроектвключаетвсебя24организацииизстранЕвропыплюсПекинскийинститутгеномавКитае.Задачейпроектаявляетсяпоискгенов,ответственныхзаздоровоедолголетие.

Онкологический институт Розвелла Парка (Roswell Park Cancer Institute), США ОсновалкомпаниюClevelandBioLabs

(NASDAQ:CBLI),выпускающуюлекар-ствапротивракаибиозащитныепре-параты,основанныенаегособствен-ныхизобретениях.Авторболее160научныхработвобластионкологии,вирусологии,молекулярнойгенетикиирадиационнойбиологии.Облада-тельамериканскихимеждународныхпатентов.Одинизсамыхуспешныхроссийскихбиологов,работающихзаграницей.

3-я Меж дународна я конференция 06–10.04.2014 Сочи

Генетика старения и долголетия

участники Конференции: крупнейшиеспециалистыСША,ЕвропыиРоссиипогенетикестаренияипродолжительностижизни,изучениюприродыракаивозрастзависимыхзаболеваний,исследованиюдолгожительстваиматематическомумоделированиюпродолжи-тельностижизни,втомчисле:

6–10апреля2014годавСочисостоитсямеждународнаяконференция «Генетика старения и долголетия».

Брайан Кеннеди (Brian Kennedy) роберт Шмуклер

рис (robert J. Shmookler-reis)

джуди Кампизи (Judith Campisi)

Клаудио Франчески (Claudio franceschi)

ян Вайг (Jan Vijg)

андрей Гудков (andrei V. Gudkov)

дэвид Гемс (David Gems)

ричард Миллер (richard Miller)

нир Барзилай (nir Barzilai)

Институт молекулярной генетики РАН (Institute of Molecular Genetics, RAS), Москва, РоссияЗанимаетсявыявлениемгенети-

ческихдетерминант,определяющихпродолжительностьжизниуDrosphila melanogaster.Врезультатеширокомас-штабногоскрининга,вкоторомбылозадействованоболее1000мутантныхлиний,быливыявлены58ранеенеописанныхмутаций,влияющихнаувеличениепродолжительно-стижизни.Такжеудалосьвыявитьобщийтранскрипционныйпрофиль,характерныхдлямухдолгожителей.Модельнаясистемаплодовоймуш-ки,используемаяЕленойПасюковойиееколлегами,позволяетизучатькомплексныйвкладивзаимодействиегеноввопределениедолголетия.

елена Пасюкова (elena Pasyukova)

ГенеТиКА СТАрения и ДоЛГоЛеТия

2014

ОБЗОР ОСНОВНЫХ ГРУПП ГЕНОВ СТАРЕНИЯ 54 Конференция – 2014

ТРАДИцИОННОстаре-ниерассматриваетсякакмеханическийизносинакоплениеошибок.Врамкахэтоймоделислу-

чайныеошибкиистресс,вызван-ныйвоздействиемэкологическихфакторов,приводяткнарушениюметаболизма,усиленнойвыработкесвободныхрадикаловиповреж-дениюмакромолекулвкаждойклеткеиткани(рис.1).Втожевремяизвестно,чтоумеренныедозыстрессоровспособныстимулироватьсобственныезащитныесилыорга-низма,тренируяеговозможностисправлятьсясболеемощнымистрес-сами.Существуютдоказательстватого,чтоизменениеврезультатевоздействияфакторовокружающейсредыбиологическойкомпонентысмертности(тоестьстарение)за-виситиотактивностиопределен-ныхгенов,цитокиновигормонов,азначит,можеткорректироватьсяирегулироваться.Умеренныестрес-сыстимулируютэкспрессиюгеновстрессоустойчивости,способствуя

предотвращениюилиэлиминацииновых,втомчислеиспонтанныхпо-вреждений,чтозамедляетстарение(рис.2).Длительныеилижесткиевоздействиястресс-факторовисто-щаюткомпенсаторныемеханизмыи

приводяткрезкомуувеличениючис-лаповрежденийифизиологическихнарушений,чтоускоряетстарениеорганизма(рис.2).Какправило,припоиске«геронто-

генов»(генов,контролирующихста-рениеипродолжительностьжизни)умодельныхживотныхприменяютпоискмутантныхлиний,характери-зующихсясвойствами,отражающи-мизначительноеизменениетемпастарения.Наиболеепродуктивнымиподхо-

дамиявляются:поискгенов,вы-ключениекоторых(loss of function) продлеваетжизнь;анализпродол-жительностижизнимутантовсосверхактивацией (gain of function)

Генетика и эпигенетика старения и долголетия

Алексей МоскАлевруководительлабораторииМолекулярнойрадиобиологииигеронтологии

ИнститутабиологииКомиНцУрОРАН,заведующийкафедройэкологииСыктГУ,заведующийлабораториейгенетикистаренияипродолжительностижизни

Московскогофизико-техническогоинститута

Старение – процесс постепенного угнетения основных функций организма (регенерационных, репродуктивных и др.), вследствие которого организм теряет способность поддерживать гомеостаз,

противостоять стрессам, болезням и травмам. Потеря функций делает неизбежными возрастзависимые

патологии, которые являются причинами смерти.

Вера Горбунова (Vera Gorbunova) Университет Рочестера (University of Rochester), США

Вадим Гладышев (Vadim Gladyshev) Гарвардская медицинская школа (Harvard Medical School), США

Мэтт Кеберлейн (Matt Kaeberlein) Университет Вашингтона (University of Washington), США

Михаил Благосклонный (Mikhail V. Blagosklonny) Онкологический институт Розвелла Парка (Roswell Park Cancer Institute), США

Андрей Селуянов (Andrei Seluanov) Университет Рочестера (University of Rochester), США

Сергей Либерт (Sergiy Libert) Массачусетский технологический институт (Massachusetts Institute of Technology), США

Джон Тауэр (John Tower) Университет Южной Калифорнии (University of Southern California), США

Роман Кондратов (Roman Kondratov) Государственный Университет Кливленда (Cleveland State University), США

Елена Будовская (Yelena Budovskaya) Институт наук о жизни имени Сваммердама (Swammerdam Institute for Life Sciences), Нидерланды

Жао Педро де Магалхас (Joao Pedro de Magalhaes) Ливерпульский университет (University of Liverpool), Великобритания

Скотт Плетчер (Scott Pletcher) Университет Мичигана (University of Michigan), США

Victoria Lunyak (Виктория Луняк) Институт исследований по проблемам старения Бака (Buck Institute for research on aging), США

Гордон Литгоу (Gordon Lithgow) Институт исследований по проблемам старения Бака (Buck Institute for research on aging), США

Роберт Тэнгей (Robert Tanguay) Университет Лаваля (Université Laval), Канада

Эрик Лагасс (Eric Lagasse) Университет Питтсбурга (University of Pittsburgh), США

Шей Сокер (Shay Soker) Институт регенеративной медицины Вейк-Форест (Wake Forest Institute for Regenerative Medicine), США

Уильям Орр (William C. Orr)Южный методистский Университет (Southern Methodist University), США

Южин Су (Yousin Suh) Медицинский колледж Альберта Эйнштейна (Albert Einstein College of Medicine), США

Центр популяционного здоровья и старения, университет Дюка (Center for Population Health and Aging, Duke University), Дурхам, СШАУченый,занимающийсястатисти-

ческиманализомиматематическимикомпьютерныммоделированиемгенетическихидемографическихданных,связанныхсостарением.Сфераинтересов–использованиебио-маркеровстарениядляпредсказаниявероятнойпродолжительностижизни,атакжевзаимодействиегенетическихинегенетическихфактороввопреде-лениипродолжительностижизни.Внастоящеевремягруппа,возглавляе-маяАнатолиемЯшиным,разработалановыеметодыанализапопуляцион-ныхмногофакторныхгенетическихданных,которыенаходятприменениевлонгитюдныхисследованиях.

Школа геронтологии Леонарда Дэви-са, Университет Южной Калифорнии (Leonard Davis School of Gerontology, University of Southern California), Дэвис, СШАСоздательгенетическимодифициро-

ванногоштаммадрожжевогогрибка,способногожитьв10раздольшеобычного.Длядостижениярезультатаучёныеиспользовалисочетаниедвухприёмов:онивыключилиопределён-ныегены(Ras2, Tor1 и Sch9)вклеткахипосадиликлеткинанизкокалорийнуюдиету.Исследователитакжеобнаружи-ли,чтодляпродленияжизнидрожжейнеобходимасерин-треониноваякиназаRim15.

Вальтер Лонго (Valter longo)

анатолий яшин (anatoly Yashin)

Внаучно-консультационныйипрограммныйкомитетКонференциитакжевходятведущиемировыеспециалистывоб-ластигенетикистаренияидолголетия:


2014

ОБЗОР ОСНОВНЫХ ГРУПП ГЕНОВ СТАРЕНИЯ 54 Конференция – 2014

ТРАДИцИОННОстаре-ниерассматриваетсякакмеханическийизносинакоплениеошибок.Врамкахэтоймоделислу-

чайныеошибкиистресс,вызван-ныйвоздействиемэкологическихфакторов,приводяткнарушениюметаболизма,усиленнойвыработкесвободныхрадикаловиповреж-дениюмакромолекулвкаждойклеткеиткани(рис.1).Втожевремяизвестно,чтоумеренныедозыстрессоровспособныстимулироватьсобственныезащитныесилыорга-низма,тренируяеговозможностисправлятьсясболеемощнымистрес-сами.Существуютдоказательстватого,чтоизменениеврезультатевоздействияфакторовокружающейсредыбиологическойкомпонентысмертности(тоестьстарение)за-виситиотактивностиопределен-ныхгенов,цитокиновигормонов,азначит,можеткорректироватьсяирегулироваться.Умеренныестрес-сыстимулируютэкспрессиюгеновстрессоустойчивости,способствуя

предотвращениюилиэлиминацииновых,втомчислеиспонтанныхпо-вреждений,чтозамедляетстарение(рис.2).Длительныеилижесткиевоздействиястресс-факторовисто-щаюткомпенсаторныемеханизмыи

приводяткрезкомуувеличениючис-лаповрежденийифизиологическихнарушений,чтоускоряетстарениеорганизма(рис.2).Какправило,припоиске«геронто-

генов»(генов,контролирующихста-рениеипродолжительностьжизни)умодельныхживотныхприменяютпоискмутантныхлиний,характери-зующихсясвойствами,отражающи-мизначительноеизменениетемпастарения.Наиболеепродуктивнымиподхо-

дамиявляются:поискгенов,вы-ключениекоторых(loss of function) продлеваетжизнь;анализпродол-жительностижизнимутантовсосверхактивацией (gain of function)

Генетика и эпигенетика старения и долголетия

Алексей МоскАлевруководительлабораторииМолекулярнойрадиобиологииигеронтологии

ИнститутабиологииКомиНцУрОРАН,заведующийкафедройэкологииСыктГУ,заведующийлабораториейгенетикистаренияипродолжительностижизни

Московскогофизико-техническогоинститута

Старение – процесс постепенного угнетения основных функций организма (регенерационных, репродуктивных и др.), вследствие которого организм теряет способность поддерживать гомеостаз,

противостоять стрессам, болезням и травмам. Потеря функций делает неизбежными возрастзависимые

патологии, которые являются причинами смерти.

Вера Горбунова (Vera Gorbunova) Университет Рочестера (University of Rochester), США

Вадим Гладышев (Vadim Gladyshev) Гарвардская медицинская школа (Harvard Medical School), США

Мэтт Кеберлейн (Matt Kaeberlein) Университет Вашингтона (University of Washington), США

Михаил Благосклонный (Mikhail V. Blagosklonny) Онкологический институт Розвелла Парка (Roswell Park Cancer Institute), США

Андрей Селуянов (Andrei Seluanov) Университет Рочестера (University of Rochester), США

Сергей Либерт (Sergiy Libert) Массачусетский технологический институт (Massachusetts Institute of Technology), США

Джон Тауэр (John Tower) Университет Южной Калифорнии (University of Southern California), США

Роман Кондратов (Roman Kondratov) Государственный Университет Кливленда (Cleveland State University), США

Елена Будовская (Yelena Budovskaya) Институт наук о жизни имени Сваммердама (Swammerdam Institute for Life Sciences), Нидерланды

Жао Педро де Магалхас (Joao Pedro de Magalhaes) Ливерпульский университет (University of Liverpool), Великобритания

Скотт Плетчер (Scott Pletcher) Университет Мичигана (University of Michigan), США

Victoria Lunyak (Виктория Луняк) Институт исследований по проблемам старения Бака (Buck Institute for research on aging), США

Гордон Литгоу (Gordon Lithgow) Институт исследований по проблемам старения Бака (Buck Institute for research on aging), США

Роберт Тэнгей (Robert Tanguay) Университет Лаваля (Université Laval), Канада

Эрик Лагасс (Eric Lagasse) Университет Питтсбурга (University of Pittsburgh), США

Шей Сокер (Shay Soker) Институт регенеративной медицины Вейк-Форест (Wake Forest Institute for Regenerative Medicine), США

Уильям Орр (William C. Orr)Южный методистский Университет (Southern Methodist University), США

Южин Су (Yousin Suh) Медицинский колледж Альберта Эйнштейна (Albert Einstein College of Medicine), США

Центр популяционного здоровья и старения, университет Дюка (Center for Population Health and Aging, Duke University), Дурхам, СШАУченый,занимающийсястатисти-

ческиманализомиматематическимикомпьютерныммоделированиемгенетическихидемографическихданных,связанныхсостарением.Сфераинтересов–использованиебио-маркеровстарениядляпредсказаниявероятнойпродолжительностижизни,атакжевзаимодействиегенетическихинегенетическихфактороввопреде-лениипродолжительностижизни.Внастоящеевремягруппа,возглавляе-маяАнатолиемЯшиным,разработалановыеметодыанализапопуляцион-ныхмногофакторныхгенетическихданных,которыенаходятприменениевлонгитюдныхисследованиях.

Школа геронтологии Леонарда Дэви-са, Университет Южной Калифорнии (Leonard Davis School of Gerontology, University of Southern California), Дэвис, СШАСоздательгенетическимодифициро-

ванногоштаммадрожжевогогрибка,способногожитьв10раздольшеобычного.Длядостижениярезультатаучёныеиспользовалисочетаниедвухприёмов:онивыключилиопределён-ныегены(Ras2, Tor1 и Sch9)вклеткахипосадиликлеткинанизкокалорийнуюдиету.Исследователитакжеобнаружи-ли,чтодляпродленияжизнидрожжейнеобходимасерин-треониноваякиназаRim15.

Вальтер Лонго (Valter longo)

анатолий яшин (anatoly Yashin)

Внаучно-консультационныйипрограммныйкомитетКонференциитакжевходятведущиемировыеспециалистывоб-ластигенетикистаренияидолголетия:


2014

ОБЗОР ОСНОВНЫХ ГРУПП ГЕНОВ СТАРЕНИЯОБЗОР ОСНОВНЫХ ГРУПП ГЕНОВ СТАРЕНИЯ 76

генакандидата.Фенотипами,оцениваемымиприэтом,помимо

самойдлительностижизни,можетбытьскоростьвозникновенияфунк-циональныхнарушений,связанныхсостарением(например,динамикаповеденческихреакцийинакопле-ниелипофусцинавклетках).Дляускорениятемповисследованиймо-гутбытьпримененыстресс-факторы(обычнотепловойилиокислитель-ныйшок),посколькуустойчивостькстрессу,какправило,связанасувели-чениемпродолжительностижизни.Уразныхмодельныхживотных

быловыявленонесколькосотенгенов,изменениеактивностикото-рыхзамедляетскоростьстарения.Ксигнальныммеханизмам,задей-ствованнымврегуляциипроцессовстаренияидолголетия,относятсяинсулин/IGF-1,PI3K-,TOR-,MAPK-,NF-kB-,TGF-ß-,WNT-сигнальныепути(Kenyon,2010).Приблагоприятныхусловияхвнешнейсредырезуль-татомданнойрегуляцииявляетсяперераспределениеэнергетическихипластическихресурсовклеткииорганизмаотрепаративныхпутей,обеспечивающихподдержаниежизнеспособности,кпроцессамростаиразмножения.Напротив,принебла-гоприятныхусловияхгормональноестимулированиеростапрекращается,ноактивируютсябелки,способству-ющиеувеличениюстрессоустойчи-востиклеток.Данныйрегуляторныйпутьконсервативенвэволюцииотбеспозвоночныхдомлекопитающих.Наиболееизученвсвязисгене-

тикойстаренияинсулиноподобныйпутьсигнализации.Связываниеинсулиноподобногофакторароста(IGF-1)срецептороминсулина/IGF-1навнешнейповерхностиклеткиактивируетнавнутреннеймембра-неклеткифосфоинозитол-3-киназу

(PI3K),чтоприводиткобразованиюнизкомолекулярногопосредника–фосфоинозитид-3,4,5-трифосфата.Онсвязываетсясдругойкиназой,котораяназывается3-фосфоинозитид-зависимаякиназа1(PDK-1)ивсвоюочередьактивирует(фосфорилиру-лирует)киназыAkt/PKBиSGK-1,чтопозволяетпротекатьнормальнымростовымпроцессамвклетке.Втожевремявыключаютсяфакторыстрессо-устойчивости,такиекактранскрип-ционныйфакторFOXO.Улюдей-долгожителейповышена

чувствительностькинсулинуприсохраненииегонизкогоуровнявплазмекрови.Активностьинсулино-подобногосигналингаиуровеньэкс-прессииинсулиноподобныхпептидовсниженыудолгоживущихнематод,мышейилюдей.Мыши-гетерозиготыилюдисмутациейгенарецептораIGF-1имеютбольшуюпродолжитель-ностьжизни.Мутациивгенахсуб-стратов1и2инсулиновогорецептораприводяткувеличениюпродолжи-тельностижизнидрозофилимышей.МутациивгенахкиназPI3K,AKT/PKB,PDKсопровождаютсяувеличениемпродолжительностижизниживот-ных.Напротив,активностьфосфатазPTEN,SHIP1иSHIP2,противостоящихдействиюPI3K,способствуетдолголе-тию.Инсулиноподобныйсигналингподавляетактивностьмеханизмовстресс-ответа,связанныхстранс-крипционнымфакторомFOXO.АктивностьFOXOиFOXO-зависимыхгенов(PEPCK,Hsps,MnSod)приводиткувеличениюпродолжительностижизни.ЕщеодинFOXO-зависимыйген–GADD45,присверхэкспрессиитакжеприводиткувеличениюпро-должительностижизниистрессо-устойчивостиудрозофил,атакжеассоциировансомногимивозраст-за-висимымипатологиямиучеловека.Мутациявгенепочечногогормо-

наklothoприводиткуменьшению,

асверхэкспрессия—кувеличениюпродолжительностижизнимышей.Klothoингибируетэффектыинсулин/IGF-1пути,увеличиваяустойчивостькокислительномустрессунауровнеклеткииорганизма,темсамымспо-собствуядолголетию.Долгоживущиедрозофилысосни-

женнойактивностьюинсулиновогосигналингахарактеризуютсяболеевысокимуровнемлипидов.Своз-растомугасаетжировойобмен,чтоприводитквозраст-зависимымзабо-леваниям,такимкакметаболическийсиндромиатеросклероз.Дислипиде-миясвязанасизменениямиактив-ностимногихгенов.Важнуюрольввозраст-зависимыхзаболеванияхидолголетиииграютгормоны-регуля-торыжировогообменаадипонектин,лептин,грелинирезистин.PPARявляютсялиганд-индуци-

бельнымитранскрипционнымифакторами,которыепринадлежаткнадсемействуядерныхрецепторовгормонов.СвязываясьсретиноиднымрецепторомXвкачествепартнера,онизапускаюттранскрипциюгенов,содержащихособуюпоследователь-ностьДНК,котораяназываетсяPPRE(PeroxisomeProliferatorResponseElement).ВкачествелигандовPPARвыступаютжирныекислотыилиихпроизводные.PPARaэкспрессирует-сявтканях,гдетребуетсявысокийуровеньмитохондриальногоокисле-нияжирныхкислот,тоестьвпечени,почках,сердце,скелетныхмышцахистенкесосудов.Онактивируетсяжир-нымикислотами,эйкозаноидами,15-dпростагландином,окисленнымижирнымикислотами.Онрегулируетэкспрессиюгенов,способствующихокислениюлипидовиметаболизмулипопротеинов(например,главногоаполипопротеинавысокойплотно-стиApoA-1).Такимобразом,PPARaпротиводействуетметаболическо-мусиндромуистарениювцелом.

АктивируемыйжирнымикислотамивжировойтканиядерныйрецепторPparg-2(Nr1c3)являетсяоднимизге-новдолголетиямлекопитающих.Ониграетключевуюрольвповышениичувствительностикинсулину,ноприэтомстимулируетадипогенезиуча-ствуетвнеопластическихпроцессах,такихкакраккишечника.Пристаренииснижаетсяэкс-

прессияферментовлипогенезаATP-цитратлиазыиацетил-CoAкарбоксилазы,атакжецитозольнойфосфолипазыA2ифосфолипазыC-γ1.Напротив,сверхэкспрессиягеновβ-окисленияжирныхкислотприво-диткпродлениюжизниDrosophila melanogaster. Характернаячертастолетних–

крупныелипопротеиновыечастицыибольшоеколичестволипопротеи-новвысокойплотности.Состарениемидолголетиемассоциированыгеныбелков,участвующихвтранспортетриглицеридов,такиекакаполипо-протеинE4иаполипопротеинD.Сверхэкспрессияудрозофилыкакче-ловеческогоApoD,такисобственногогомологаGLazприводиткувеличе-ниюпродолжительностижизни.Вответнаснижениеналичияпита-

тельныхвеществметаболическиеси-стемыорганизмаперестраиваютсянаэкономичныйрежимфункциониро-вания.NAD+-зависимыедеацетилазыSIRT1,HDAC1,3,4активируютсяприэнергетическомголоданииклетки;повышениеихэкспрессиипродляетжизнь.AMPK,сенсорколичествавклеткеАМФ,способствуетдолголе-тию.Напротив,киназаTORактиви-руетсяприналичииаминокислотиускоряетстарение,ееингибированиеувеличиваетпродолжительностьжизнимышей.НокаутгенаRSK3/S6протеинкиназы,активируемойmTOR,продлеваетжизньмышам.Транс-крипционныйфакторPHA-4/FOXAопосредуетэффектыограничениякалорийностипитанияиспособству-етувеличениюпродолжительностижизнинематод.Чрезмерновысокаяактивность

биосинтезабелкавклеткецитоток-сичнаиприводиткстрессуэндоплаз-матическойсети.Снижениеэкспрес-сиифакторовинициациитрансляцииeIF4E,eIF4G,eIF4E-BPпродлеваетжизньчервямимышам.Свозрас-томснижаетсяактивностьсистемутилизацииповрежденныхиизбы-точныхбелков–протеасомы20SC2,лизосомальнойсистемыиавтофагии.Сверхэкспрессиягеноврегуляторнойсубъединицыпротеасомыибелковавтофагииприводиткувеличениюпродолжительностижизнимодель-ныхживотных.Врегуляциипродол-жительностижизнизадействованынекоторыеE3-убиквитинлигазы.Наиболееподверженыоксидативнымповрежденияммитохондриальныебелки.Оверэкспрессиямитохондри-альногошаперонаHsp22удрозофил

привелакувеличениюпродолжи-тельностижизни,асверхактивациямитохондриальнойпротеазыLONувеличиваладлительностьжизнигрибкуPodospora anserina.Около50%белков,ассоциирован-

ныхсостарениемидолголетием,участвуютвтрансдукциисигналов.TGF-ßсигналингсниженудолгожи-вущихчервей.Пристарениимышцнаблюдаетсяпатологическаяакти-визацияWnt-сигналинга.Удолго-живущихморскихежейсвозрастомпроисходитповышениеактивностиNotch-сигналинга.Выявленарольврегуляциипродолжительностижизнистресс-ответа,связанногосактивностьюкиназMAPKкаскада.РазличныемалыеГТФазыиниции-руютMAPKсигналингпристрессеиклеточномстарении.Сверхэкспрес-сияp38MAPKпродлеваетжизньдрозофилам.АктивностькиназMEK1,MEK2,ERK1,ERK2повышенавпредшественникахВклетокстарыхмышей.Повышенныйуровеньстресс-активируемойпротеинкиназыSAPK/JNKвызываетувеличениепродолжи-тельностижизнидрозофил.Напро-тив,ингибированиекиназыGSK3вызываетклеточноестарение.Важнуюрольвпроцессахстарения

играютгены,регулирующиевыработ-

кусвободныхрадикалов.Некоторыеизэтихгеновспособствуютдополни-тельнойвыработкесвободныхради-калов.Нокаутгенаp66Shc,митохон-дриальноймишениp53приответенаоксидативныйстресс,приводиткуве-личениюпродолжительностижизнимышей.НематодысмутациейвгенеClk-1,контролирующембиосинтезкомпонентаэлектронотранспортнойцепимитохондрийиантиоксидантаубихинона,атакжегетерозиготныеподанномугенунокаутныемыши,живутдольше.МитохондриальныераспрягающиебелкиUCP-1,-2,-3сни-жаютобразованиеактивныхформкислородавмитохондриях.Сенсо-рыоксидативногострессаVDAC1иVDAC3влияютнапродолжительностьжизниразныхвидовживотных.Долголетиюспособствуетувеличе-

ниеактивностирядабелковантиок-сидантнойзащиты.MAPKкиназныйкаскадрегулируетответклеткинаоксидативныйстресспосредствомактивациитранскрипционногофактораSKN-1.АктивностьSKN-1повышенаудолгоживущихнематод,мышейимух.СверхэкспрессияудрозофилгеновпероксиредоксинаII(Jafrac1)ипероксиредоксина5(dPrx5),контролирующихуровеньвклеткепероксидов,приводиткРис. 2. Механизмы влияния стрессов разной величины на скорость старения и продолжительность жизни организма

100

Продо

Лжите

Льност

ь жиЗн

и

Активация стресс-резистентности• AMPK,SIRT1,FOXO,HSF-1,NRF-2,HIF-1• увеличениеуровняшаперонов,геноврепарацииДНК,антиоксидантныхферментов• снижениезатратнаростиделениеклеток(ингибированиеPI3K,TOR,S6K)

доЛГоЛетие

усКоренное старениестресс

(оГраничитеЛьная Диета, ГипертерМия, ГипокСия)

Истощение стресс-резистентности• развертываниеилиагрегациябелков• мутациивДНК• митохондриальнаянедостаточность• дисфункцияCa2+гомеостаза• клеточноестарение• апоптоз(JNK)

Рис. 3. Гены, изменяющие свою экспрессию при старении организма. Генная сеть выполнена на сайте http://string-db.org на основании списка генов-биомаркеров старения человека из базы данных GenAge:

Human Genes Commonly Altered During Ageing (http://genomics.senescence.info/genes/microarray.php)


2014


генакандидата.Фенотипами,оцениваемымиприэтом,помимо

самойдлительностижизни,можетбытьскоростьвозникновенияфунк-циональныхнарушений,связанныхсостарением(например,динамикаповеденческихреакцийинакопле-ниелипофусцинавклетках).Дляускорениятемповисследованиймо-гутбытьпримененыстресс-факторы(обычнотепловойилиокислитель-ныйшок),посколькуустойчивостькстрессу,какправило,связанасувели-чениемпродолжительностижизни.Уразныхмодельныхживотных

быловыявленонесколькосотенгенов,изменениеактивностикото-рыхзамедляетскоростьстарения.Ксигнальныммеханизмам,задей-ствованнымврегуляциипроцессовстаренияидолголетия,относятсяинсулин/IGF-1,PI3K-,TOR-,MAPK-,NF-kB-,TGF-ß-,WNT-сигнальныепути(Kenyon,2010).Приблагоприятныхусловияхвнешнейсредырезуль-татомданнойрегуляцииявляетсяперераспределениеэнергетическихипластическихресурсовклеткииорганизмаотрепаративныхпутей,обеспечивающихподдержаниежизнеспособности,кпроцессамростаиразмножения.Напротив,принебла-гоприятныхусловияхгормональноестимулированиеростапрекращается,ноактивируютсябелки,способству-ющиеувеличениюстрессоустойчи-востиклеток.Данныйрегуляторныйпутьконсервативенвэволюцииотбеспозвоночныхдомлекопитающих.Наиболееизученвсвязисгене-

тикойстаренияинсулиноподобныйпутьсигнализации.Связываниеинсулиноподобногофакторароста(IGF-1)срецептороминсулина/IGF-1навнешнейповерхностиклеткиактивируетнавнутреннеймембра-неклеткифосфоинозитол-3-киназу

(PI3K),чтоприводиткобразованиюнизкомолекулярногопосредника–фосфоинозитид-3,4,5-трифосфата.Онсвязываетсясдругойкиназой,котораяназывается3-фосфоинозитид-зависимаякиназа1(PDK-1)ивсвоюочередьактивирует(фосфорилиру-лирует)киназыAkt/PKBиSGK-1,чтопозволяетпротекатьнормальнымростовымпроцессамвклетке.Втожевремявыключаютсяфакторыстрессо-устойчивости,такиекактранскрип-ционныйфакторFOXO.Улюдей-долгожителейповышена

чувствительностькинсулинуприсохраненииегонизкогоуровнявплазмекрови.Активностьинсулино-подобногосигналингаиуровеньэкс-прессииинсулиноподобныхпептидовсниженыудолгоживущихнематод,мышейилюдей.Мыши-гетерозиготыилюдисмутациейгенарецептораIGF-1имеютбольшуюпродолжитель-ностьжизни.Мутациивгенахсуб-стратов1и2инсулиновогорецептораприводяткувеличениюпродолжи-тельностижизнидрозофилимышей.МутациивгенахкиназPI3K,AKT/PKB,PDKсопровождаютсяувеличениемпродолжительностижизниживот-ных.Напротив,активностьфосфатазPTEN,SHIP1иSHIP2,противостоящихдействиюPI3K,способствуетдолголе-тию.Инсулиноподобныйсигналингподавляетактивностьмеханизмовстресс-ответа,связанныхстранс-крипционнымфакторомFOXO.АктивностьFOXOиFOXO-зависимыхгенов(PEPCK,Hsps,MnSod)приводиткувеличениюпродолжительностижизни.ЕщеодинFOXO-зависимыйген–GADD45,присверхэкспрессиитакжеприводиткувеличениюпро-должительностижизниистрессо-устойчивостиудрозофил,атакжеассоциировансомногимивозраст-за-висимымипатологиямиучеловека.Мутациявгенепочечногогормо-

наklothoприводиткуменьшению,

асверхэкспрессия—кувеличениюпродолжительностижизнимышей.Klothoингибируетэффектыинсулин/IGF-1пути,увеличиваяустойчивостькокислительномустрессунауровнеклеткииорганизма,темсамымспо-собствуядолголетию.Долгоживущиедрозофилысосни-

женнойактивностьюинсулиновогосигналингахарактеризуютсяболеевысокимуровнемлипидов.Своз-растомугасаетжировойобмен,чтоприводитквозраст-зависимымзабо-леваниям,такимкакметаболическийсиндромиатеросклероз.Дислипиде-миясвязанасизменениямиактив-ностимногихгенов.Важнуюрольввозраст-зависимыхзаболеванияхидолголетиииграютгормоны-регуля-торыжировогообменаадипонектин,лептин,грелинирезистин.PPARявляютсялиганд-индуци-

бельнымитранскрипционнымифакторами,которыепринадлежаткнадсемействуядерныхрецепторовгормонов.СвязываясьсретиноиднымрецепторомXвкачествепартнера,онизапускаюттранскрипциюгенов,содержащихособуюпоследователь-ностьДНК,котораяназываетсяPPRE(PeroxisomeProliferatorResponseElement).ВкачествелигандовPPARвыступаютжирныекислотыилиихпроизводные.PPARaэкспрессирует-сявтканях,гдетребуетсявысокийуровеньмитохондриальногоокисле-нияжирныхкислот,тоестьвпечени,почках,сердце,скелетныхмышцахистенкесосудов.Онактивируетсяжир-нымикислотами,эйкозаноидами,15-dпростагландином,окисленнымижирнымикислотами.Онрегулируетэкспрессиюгенов,способствующихокислениюлипидовиметаболизмулипопротеинов(например,главногоаполипопротеинавысокойплотно-стиApoA-1).Такимобразом,PPARaпротиводействуетметаболическо-мусиндромуистарениювцелом.

АктивируемыйжирнымикислотамивжировойтканиядерныйрецепторPparg-2(Nr1c3)являетсяоднимизге-новдолголетиямлекопитающих.Ониграетключевуюрольвповышениичувствительностикинсулину,ноприэтомстимулируетадипогенезиуча-ствуетвнеопластическихпроцессах,такихкакраккишечника.Пристаренииснижаетсяэкс-

прессияферментовлипогенезаATP-цитратлиазыиацетил-CoAкарбоксилазы,атакжецитозольнойфосфолипазыA2ифосфолипазыC-γ1.Напротив,сверхэкспрессиягеновβ-окисленияжирныхкислотприво-диткпродлениюжизниDrosophila melanogaster. Характернаячертастолетних–

крупныелипопротеиновыечастицыибольшоеколичестволипопротеи-новвысокойплотности.Состарениемидолголетиемассоциированыгеныбелков,участвующихвтранспортетриглицеридов,такиекакаполипо-протеинE4иаполипопротеинD.Сверхэкспрессияудрозофилыкакче-ловеческогоApoD,такисобственногогомологаGLazприводиткувеличе-ниюпродолжительностижизни.Вответнаснижениеналичияпита-

тельныхвеществметаболическиеси-стемыорганизмаперестраиваютсянаэкономичныйрежимфункциониро-вания.NAD+-зависимыедеацетилазыSIRT1,HDAC1,3,4активируютсяприэнергетическомголоданииклетки;повышениеихэкспрессиипродляетжизнь.AMPK,сенсорколичествавклеткеАМФ,способствуетдолголе-тию.Напротив,киназаTORактиви-руетсяприналичииаминокислотиускоряетстарение,ееингибированиеувеличиваетпродолжительностьжизнимышей.НокаутгенаRSK3/S6протеинкиназы,активируемойmTOR,продлеваетжизньмышам.Транс-крипционныйфакторPHA-4/FOXAопосредуетэффектыограничениякалорийностипитанияиспособству-етувеличениюпродолжительностижизнинематод.Чрезмерновысокаяактивность

биосинтезабелкавклеткецитоток-сичнаиприводиткстрессуэндоплаз-матическойсети.Снижениеэкспрес-сиифакторовинициациитрансляцииeIF4E,eIF4G,eIF4E-BPпродлеваетжизньчервямимышам.Свозрас-томснижаетсяактивностьсистемутилизацииповрежденныхиизбы-точныхбелков–протеасомы20SC2,лизосомальнойсистемыиавтофагии.Сверхэкспрессиягеноврегуляторнойсубъединицыпротеасомыибелковавтофагииприводиткувеличениюпродолжительностижизнимодель-ныхживотных.Врегуляциипродол-жительностижизнизадействованынекоторыеE3-убиквитинлигазы.Наиболееподверженыоксидативнымповрежденияммитохондриальныебелки.Оверэкспрессиямитохондри-альногошаперонаHsp22удрозофил

привелакувеличениюпродолжи-тельностижизни,асверхактивациямитохондриальнойпротеазыLONувеличиваладлительностьжизнигрибкуPodospora anserina.Около50%белков,ассоциирован-

ныхсостарениемидолголетием,участвуютвтрансдукциисигналов.TGF-ßсигналингсниженудолгожи-вущихчервей.Пристарениимышцнаблюдаетсяпатологическаяакти-визацияWnt-сигналинга.Удолго-живущихморскихежейсвозрастомпроисходитповышениеактивностиNotch-сигналинга.Выявленарольврегуляциипродолжительностижизнистресс-ответа,связанногосактивностьюкиназMAPKкаскада.РазличныемалыеГТФазыиниции-руютMAPKсигналингпристрессеиклеточномстарении.Сверхэкспрес-сияp38MAPKпродлеваетжизньдрозофилам.АктивностькиназMEK1,MEK2,ERK1,ERK2повышенавпредшественникахВклетокстарыхмышей.Повышенныйуровеньстресс-активируемойпротеинкиназыSAPK/JNKвызываетувеличениепродолжи-тельностижизнидрозофил.Напро-тив,ингибированиекиназыGSK3вызываетклеточноестарение.Важнуюрольвпроцессахстарения

играютгены,регулирующиевыработ-

кусвободныхрадикалов.Некоторыеизэтихгеновспособствуютдополни-тельнойвыработкесвободныхради-калов.Нокаутгенаp66Shc,митохон-дриальноймишениp53приответенаоксидативныйстресс,приводиткуве-личениюпродолжительностижизнимышей.НематодысмутациейвгенеClk-1,контролирующембиосинтезкомпонентаэлектронотранспортнойцепимитохондрийиантиоксидантаубихинона,атакжегетерозиготныеподанномугенунокаутныемыши,живутдольше.МитохондриальныераспрягающиебелкиUCP-1,-2,-3сни-жаютобразованиеактивныхформкислородавмитохондриях.Сенсо-рыоксидативногострессаVDAC1иVDAC3влияютнапродолжительностьжизниразныхвидовживотных.Долголетиюспособствуетувеличе-

ниеактивностирядабелковантиок-сидантнойзащиты.MAPKкиназныйкаскадрегулируетответклеткинаоксидативныйстресспосредствомактивациитранскрипционногофактораSKN-1.АктивностьSKN-1повышенаудолгоживущихнематод,мышейимух.СверхэкспрессияудрозофилгеновпероксиредоксинаII(Jafrac1)ипероксиредоксина5(dPrx5),контролирующихуровеньвклеткепероксидов,приводиткРис. 2. Механизмы влияния стрессов разной величины на скорость старения и продолжительность жизни организма

100

Продо

Лжите

Льност

ь жиЗн

и

Активация стресс-резистентности• AMPK,SIRT1,FOXO,HSF-1,NRF-2,HIF-1• увеличениеуровняшаперонов,геноврепарацииДНК,антиоксидантныхферментов• снижениезатратнаростиделениеклеток(ингибированиеPI3K,TOR,S6K)

доЛГоЛетие

усКоренное старениестресс

(оГраничитеЛьная Диета, ГипертерМия, ГипокСия)

Истощение стресс-резистентности• развертываниеилиагрегациябелков• мутациивДНК• митохондриальнаянедостаточность• дисфункцияCa2+гомеостаза• клеточноестарение• апоптоз(JNK)

Рис. 3. Гены, изменяющие свою экспрессию при старении организма. Генная сеть выполнена на сайте http://string-db.org на основании списка генов-биомаркеров старения человека из базы данных GenAge:

Human Genes Commonly Altered During Ageing (http://genomics.senescence.info/genes/microarray.php)


2014


увеличениюпро-должительностижизни.Оверхэк-спрессияMn-SOD

врядеслучаевувеличиваетпродол-жительностьжизнимухимышей.ОверэкспрессияCu/ZnSODвнейронахпродляетжизньдрозофилам.Транс-генмитохондриальнойкаталазыза-медляетвозрастныеизменениябио-маркеровстарениясердцагрызунов.Достаточнобольшоеколичество

геновизменяетсвоюэкспрессиюпристарениичеловека(рис.3).Экспрес-сиячастиизэтихгеновуменьшаетсявсвязисзамедлениемпроцессовростаиразвития,активациядругихпроисходитврамкахпровоспали-тельногоистресс-ответа,возникаю-щихврезультатенакоплениявнутри-клеточныхитканевыхповрежденийиошибок.Приведенныенарис.3геныможноразделитьнагруппынаоснованиитехпроцессов,вкоторыхонизадействованы(таблица).По-видимому,дерегуляцияименноэтипроцессовиграетосновнуюрольвстаренииорганизмачеловека.Однойизглавныхпричинизмене-

нияэкспрессиигеновпристаренииявляетсяизменениеихэпигенетиче-скойрегуляции,ккоторойотноситсяизменениестепениметилированиярегуляторныхпоследовательностейДНК,ковалентнаямодификациягистоновыхбелковиэкспрессиярегуляторныхнекодирующихРНК.Внастоящеевремяактивноразвивает-сяэпигенетическаятеориястарения,котораяпризнаетосновополагающуюрольнеадаптивныхэпигенетическихизмененийвстарении.Установлено,чтосвозрастомпроисходитнакопле-ниеэпимутаций–например,эпиге-нетическирепрессированныегеныстановятсяактивными.Генетическиидентичныеблизнецывстаростисущественноразличаютсяпопат-тернамметилированиягеномов,чтоприводиткразличиямвэкспрессии

ихгеновипродолжительностижиз-ни.Разбросэпигенетическихмарке-ровувеличиваетсясвозрастоммеждуотдельнымиклеткамиоднойитойжетканиодногоорганизма.Свозрас-томпроисходитглобальноедемети-лированиеповторяющихсяпоследо-вательностейгенома(вчастностивпоследовательностяхмобильныхгенетическихэлементов)илокальноегиперметилированиепомоторовге-новрРНКидругихРНК-полимеразаII-транскрибируемыхгенов.Клеточноестарение(перманентнаяостановкаростаиделенияклетки)сопровожда-етсявозникновениемвядрестаре-ние-ассоциированныхучастковгете-рохроматина(SAHF),чтообусловленопривлечениемгетерохроматиновыхбелковибелкаRbкпромоторамE2F-зависимыхгеновпролиферации,при-водящимкрепрессиигенов-мишенейтранскрипционногофактораE2F.ПристаренииснижаетсяактивностьметилтрансферазDNMT1иDNMT3a,деацетилазыSIRT1,увеличиваетсяак-тивностьгистоновыхдеметилазJmjd3иJarid1b,чтоприводиткнеадаптив-номуизменению«эпигенетическоголандшафта»клетки,изменениюэкспрессиигенов,способствующемустарению.Такимобразом,анализимеющихся

сведенийобэволюционно-консер-вативнойгенетическойрегуляциистаренияидолгожительствапозво-лилсформироватьфункциональную классификацию генов продолжи-тельности жизни:

1.«Регуляторы»продолжительно-стижизни.Переключателион-

тогенетическихпрограмм(отвечаютзавосприятиеипередачувнешнес-редовыхсигналов,синтез,рецепциюитрансдукциюгормоновинсулино-вогопути,вторичныхлипофильныхгормонов).Большаячастьизнихспособствуетростуиразмножению,ноподавляетстрессоустойчивость.Некоторые,напротив,стимулируют

устойчивостькстрессу(например,Klotho).

2.«Медиаторы»(киназы,деа-цетилазыбелков,транскрип-

ционныефакторы).Поддействиемрегуляторовониосуществляютпереключениепрограммстрессоу-стойчивостивответнасигналыизокружающейсреды(наличиепищи,перенаселение,условиятемператур-ногоисветовогорежимов,облуче-ние)илиэндогенныйокислительныйстресс.Тканеспецифичнымобразомрегулируютэкспрессиюразныхэффекторныхгеновлибонепосред-ственноактивностьиливремяжизнибелков.Крометого,«медиаторы»вза-имодействуютмеждусобой,подавляяилистимулируяэффектыдругдруга.

3.«Эффекторы»,геныстрессоу-стойчивости:геныбелковтепло-

вогошока,антиоксидантнойзащиты,репарациибелковиДНК,компонен-товпротеосомы,геныкальпаинов,белковавтофагии,врожденногоиммунитета,детоксификацииксе-нобиотиковирегуляторовметабо-лизма.Сверхэкспрессияэтихгенов,какправило,увеличиваетпродол-жительностьжизни.Зачастуюонидействуютаддитивно,активируясьподдействиемотдельных«медиато-ров»иувеличиваяпродолжитель-ностьжизнивусловияхстресса.Ряд«медиаторов»,напротив,подавляетихактивность.

4.Геныжизнеспособностиилигены«домашнегохозяйства».

Функционируютповсеместно,навсехстадияхжизненногоциклаиобеспе-чиваютструктуруклетки,дыхание,биосинтезаминокислот,липидовинуклеотидовит.д.Ихмутациилиболетальны,либоведуткпатологиям.Вусловияхстрессанекоторыеизнихмогутвременнорепрессироватьсяподдействием«медиаторов»,чтопозволяетсэкономитьресурсыдляфункционирования«генов-эффекто-ров»иувеличитьпродолжительностьжизни.

5.Гены,участвующиевфункци-онированиимитохондрий.Это

компонентыэлектронотранспортнойцепи,циклатрикарбоновыхкислот,рассопрягающиебелки,генclk-1унематод.Регулируютэнергетическийметаболизм,уровеньсвободныхради-калов,анекоторыеизних—апоптоз.

6.Гены-регуляторыклеточногостаренияиапоптоза(p53,p21,p16,pRB).Участвуютвпредотвра-щениирака,регуляцииклеточногоциклаигибелиненужныхиливредныхклетоквраннемонтогенезеизрелости.Плейотропнымпобоч-нымдействиемвстаростиявляетсяклеточноестарение(репликативноеилистресс-индуцированное)деля-щихсяклетокилиизбыточнаяубыльпостмитотическихклеток.

Полный текст статьи опубликован в журнале «Экологическая генетика»

Tом XI № 1 2013

Таблица. Процессы, в которых задействованы гены, изменяющие свою экспрессию при старении организма

Процесс Участвующие гены

Дифференцировка клеток CLU, B2M, APOD,TFRC,LGALS3, GFAP, S100A6, S100A4, GADD45B, GADD45G, PTGS2, NOX4, COL3A1, UQCRQ

Регуляция клеточного цикла PTGS2, DDIT3, GADD45A, GADD45B, GADD45G, CDKN1A, CDKN2A, SIRT1, PSMD11Межклеточная сигнализация C1QA, CLU, B2M, PCSK6, S100A6, CX3CL1, HLA-G, ADIPOR2, DERL1, TXNIP, PSMD11, SIRT1,CDKN2A,

CDKN1B, ANXA5, PTGES3, TNFSF10, CCL2,LITAF, GBP2, COL3A1, EFEMP1, AGER, C3Ответ клетки на химические стимулы GBP2, COL3A1, COL1A1, HBA1, CLU, CALB1, CCL2, PTGS2, NOX4, ACSS2, DNMT3A, DNMT3B, DNMT1,

LONP1, CAT, SOD2, GSTA1, MGST1, CLIC4, DERL1, ADIPOR2, HLA-G, CX3CL1, CTSS, B2MОтвет клетки на оксидативный стресс HBA1, IL6, CAT, SOD2, SIRT1, MGST1, LONP1, CLU, COL1A1, PTGS2, DDIT3, TXNIPОтвет на гипоксию TFRC, CCL2, CX3CL1, SOD2, PTGS2, CAT, SIRT1, LONP1, NDRG1Ответ на повреждение ДНК CDKN1B, CDKN1A, PSMD11, GADD45A, NDRG1, SIRT1Регуляция воспалительного ответа C3, IL33, PTGS2, IL6, CXCL1, SERPING1, APOD, PPARGРегуляция процессов иммунной системы

MSN, COL3A1, C1QA, C1QC, C1QB, SERPING1, HCST, CLU, APOD, CX3CL1, HLA-G, PPARG, CDKN1A, CDKN2A, SIRT1

Ответ на цитокиновые стимулы GBP2, SIRT1, PTGS2, CCL2, CX3CL1, HLA-G, B2M, COL3A1Ответ на поранение LYZ, SERPING1, APOD, GFAP, CX3CL1, CCL2, COL1A1, TFRC, C3, COL3A1, COL1A1, SOD2, PTGS2, NOX4,

ANXA5, CSORF13, KDM6B

Белок-коди-рующие гены

SNPs

Гены, коди рующие регуляторные РНК

Делеционный полиморфизм

Мобильные гене тические элементы

Полногеномное секвенирование

Некодирующие регуляторные последовательности

фармакологическое подавление активности продуктов

фармакологическое подавление их ингибиторов или индукция активаторов

рнк-интерференция

Секвенирование ДНК

ретровирусные векторы (внесение копии гена

в яднк)

аденовирусные векторы (внесение копий

без встраивания в геном)

Микро- и мини-сателлиты

PCR

мтДНК

PCR-arrays

Метил-чувст-вительный

PCR

атомно-силовая микроскопия (AFM)

Полногеномные чипы метилирования

MALDI-TOF масс-спектро-

метрия

оценка уровня мрнк отдельных генов-мишеней

Низкой плотности

Высокой плотности

Экспрессионные микрочипы

Адресная тканеспецифическая доставка продукта гена

(стабилизированной мРНК или белка)

Тканеспецифическое (???) изменение уровня метилирования промоторов определенных генов,

модификация гистонов

Профилирование уровней метилирования генов

ВыяВЛЕНиЕ фАКТОРОВ, предрасполагающих к возникновению возрастзависимых патологий

для планирования профилактических вмешательств

RT-qPCR

Мишени Подходы

инструментарий

ДНК-чипы

ТЕРАПЕВТичЕСКиЕ ВМЕШАТЕЛьСТВА

Гены, экспрессия которых снижает продолжительность жизни

Внесение в клетку дополнительных копий генов

Анализ предрасположенностей и вмешательства в генетические и эпигенетические процессы, ассоциированные со старением

Методы иЗучения и ВМеШатеЛьстВа В эПиГенетичесКие и ГенетичесКие Процессы

Генотипирование

Профилирование экспрессии генов

Гены, экспрессия которых увеличивает продолжительность жизни


2014


увеличениюпро-должительностижизни.Оверхэк-спрессияMn-SOD

врядеслучаевувеличиваетпродол-жительностьжизнимухимышей.ОверэкспрессияCu/ZnSODвнейронахпродляетжизньдрозофилам.Транс-генмитохондриальнойкаталазыза-медляетвозрастныеизменениябио-маркеровстарениясердцагрызунов.Достаточнобольшоеколичество

геновизменяетсвоюэкспрессиюпристарениичеловека(рис.3).Экспрес-сиячастиизэтихгеновуменьшаетсявсвязисзамедлениемпроцессовростаиразвития,активациядругихпроисходитврамкахпровоспали-тельногоистресс-ответа,возникаю-щихврезультатенакоплениявнутри-клеточныхитканевыхповрежденийиошибок.Приведенныенарис.3геныможноразделитьнагруппынаоснованиитехпроцессов,вкоторыхонизадействованы(таблица).По-видимому,дерегуляцияименноэтипроцессовиграетосновнуюрольвстаренииорганизмачеловека.Однойизглавныхпричинизмене-

нияэкспрессиигеновпристаренииявляетсяизменениеихэпигенетиче-скойрегуляции,ккоторойотноситсяизменениестепениметилированиярегуляторныхпоследовательностейДНК,ковалентнаямодификациягистоновыхбелковиэкспрессиярегуляторныхнекодирующихРНК.Внастоящеевремяактивноразвивает-сяэпигенетическаятеориястарения,котораяпризнаетосновополагающуюрольнеадаптивныхэпигенетическихизмененийвстарении.Установлено,чтосвозрастомпроисходитнакопле-ниеэпимутаций–например,эпиге-нетическирепрессированныегеныстановятсяактивными.Генетическиидентичныеблизнецывстаростисущественноразличаютсяпопат-тернамметилированиягеномов,чтоприводиткразличиямвэкспрессии

ихгеновипродолжительностижиз-ни.Разбросэпигенетическихмарке-ровувеличиваетсясвозрастоммеждуотдельнымиклеткамиоднойитойжетканиодногоорганизма.Свозрас-томпроисходитглобальноедемети-лированиеповторяющихсяпоследо-вательностейгенома(вчастностивпоследовательностяхмобильныхгенетическихэлементов)илокальноегиперметилированиепомоторовге-новрРНКидругихРНК-полимеразаII-транскрибируемыхгенов.Клеточноестарение(перманентнаяостановкаростаиделенияклетки)сопровожда-етсявозникновениемвядрестаре-ние-ассоциированныхучастковгете-рохроматина(SAHF),чтообусловленопривлечениемгетерохроматиновыхбелковибелкаRbкпромоторамE2F-зависимыхгеновпролиферации,при-водящимкрепрессиигенов-мишенейтранскрипционногофактораE2F.ПристаренииснижаетсяактивностьметилтрансферазDNMT1иDNMT3a,деацетилазыSIRT1,увеличиваетсяак-тивностьгистоновыхдеметилазJmjd3иJarid1b,чтоприводиткнеадаптив-номуизменению«эпигенетическоголандшафта»клетки,изменениюэкспрессиигенов,способствующемустарению.Такимобразом,анализимеющихся

сведенийобэволюционно-консер-вативнойгенетическойрегуляциистаренияидолгожительствапозво-лилсформироватьфункциональную классификацию генов продолжи-тельности жизни:

1.«Регуляторы»продолжительно-стижизни.Переключателион-

тогенетическихпрограмм(отвечаютзавосприятиеипередачувнешнес-редовыхсигналов,синтез,рецепциюитрансдукциюгормоновинсулино-вогопути,вторичныхлипофильныхгормонов).Большаячастьизнихспособствуетростуиразмножению,ноподавляетстрессоустойчивость.Некоторые,напротив,стимулируют

устойчивостькстрессу(например,Klotho).

2.«Медиаторы»(киназы,деа-цетилазыбелков,транскрип-

ционныефакторы).Поддействиемрегуляторовониосуществляютпереключениепрограммстрессоу-стойчивостивответнасигналыизокружающейсреды(наличиепищи,перенаселение,условиятемператур-ногоисветовогорежимов,облуче-ние)илиэндогенныйокислительныйстресс.Тканеспецифичнымобразомрегулируютэкспрессиюразныхэффекторныхгеновлибонепосред-ственноактивностьиливремяжизнибелков.Крометого,«медиаторы»вза-имодействуютмеждусобой,подавляяилистимулируяэффектыдругдруга.

3.«Эффекторы»,геныстрессоу-стойчивости:геныбелковтепло-

вогошока,антиоксидантнойзащиты,репарациибелковиДНК,компонен-товпротеосомы,геныкальпаинов,белковавтофагии,врожденногоиммунитета,детоксификацииксе-нобиотиковирегуляторовметабо-лизма.Сверхэкспрессияэтихгенов,какправило,увеличиваетпродол-жительностьжизни.Зачастуюонидействуютаддитивно,активируясьподдействиемотдельных«медиато-ров»иувеличиваяпродолжитель-ностьжизнивусловияхстресса.Ряд«медиаторов»,напротив,подавляетихактивность.

4.Геныжизнеспособностиилигены«домашнегохозяйства».

Функционируютповсеместно,навсехстадияхжизненногоциклаиобеспе-чиваютструктуруклетки,дыхание,биосинтезаминокислот,липидовинуклеотидовит.д.Ихмутациилиболетальны,либоведуткпатологиям.Вусловияхстрессанекоторыеизнихмогутвременнорепрессироватьсяподдействием«медиаторов»,чтопозволяетсэкономитьресурсыдляфункционирования«генов-эффекто-ров»иувеличитьпродолжительностьжизни.

5.Гены,участвующиевфункци-онированиимитохондрий.Это

компонентыэлектронотранспортнойцепи,циклатрикарбоновыхкислот,рассопрягающиебелки,генclk-1унематод.Регулируютэнергетическийметаболизм,уровеньсвободныхради-калов,анекоторыеизних—апоптоз.

6.Гены-регуляторыклеточногостаренияиапоптоза(p53,p21,p16,pRB).Участвуютвпредотвра-щениирака,регуляцииклеточногоциклаигибелиненужныхиливредныхклетоквраннемонтогенезеизрелости.Плейотропнымпобоч-нымдействиемвстаростиявляетсяклеточноестарение(репликативноеилистресс-индуцированное)деля-щихсяклетокилиизбыточнаяубыльпостмитотическихклеток.

Полный текст статьи опубликован в журнале «Экологическая генетика»

Tом XI № 1 2013

Таблица. Процессы, в которых задействованы гены, изменяющие свою экспрессию при старении организма

Процесс Участвующие гены

Дифференцировка клеток CLU, B2M, APOD,TFRC,LGALS3, GFAP, S100A6, S100A4, GADD45B, GADD45G, PTGS2, NOX4, COL3A1, UQCRQ

Регуляция клеточного цикла PTGS2, DDIT3, GADD45A, GADD45B, GADD45G, CDKN1A, CDKN2A, SIRT1, PSMD11Межклеточная сигнализация C1QA, CLU, B2M, PCSK6, S100A6, CX3CL1, HLA-G, ADIPOR2, DERL1, TXNIP, PSMD11, SIRT1,CDKN2A,

CDKN1B, ANXA5, PTGES3, TNFSF10, CCL2,LITAF, GBP2, COL3A1, EFEMP1, AGER, C3Ответ клетки на химические стимулы GBP2, COL3A1, COL1A1, HBA1, CLU, CALB1, CCL2, PTGS2, NOX4, ACSS2, DNMT3A, DNMT3B, DNMT1,

LONP1, CAT, SOD2, GSTA1, MGST1, CLIC4, DERL1, ADIPOR2, HLA-G, CX3CL1, CTSS, B2MОтвет клетки на оксидативный стресс HBA1, IL6, CAT, SOD2, SIRT1, MGST1, LONP1, CLU, COL1A1, PTGS2, DDIT3, TXNIPОтвет на гипоксию TFRC, CCL2, CX3CL1, SOD2, PTGS2, CAT, SIRT1, LONP1, NDRG1Ответ на повреждение ДНК CDKN1B, CDKN1A, PSMD11, GADD45A, NDRG1, SIRT1Регуляция воспалительного ответа C3, IL33, PTGS2, IL6, CXCL1, SERPING1, APOD, PPARGРегуляция процессов иммунной системы

MSN, COL3A1, C1QA, C1QC, C1QB, SERPING1, HCST, CLU, APOD, CX3CL1, HLA-G, PPARG, CDKN1A, CDKN2A, SIRT1

Ответ на цитокиновые стимулы GBP2, SIRT1, PTGS2, CCL2, CX3CL1, HLA-G, B2M, COL3A1Ответ на поранение LYZ, SERPING1, APOD, GFAP, CX3CL1, CCL2, COL1A1, TFRC, C3, COL3A1, COL1A1, SOD2, PTGS2, NOX4,

ANXA5, CSORF13, KDM6B

Белок-коди-рующие гены

SNPs

Гены, коди рующие регуляторные РНК

Делеционный полиморфизм

Мобильные гене тические элементы

Полногеномное секвенирование

Некодирующие регуляторные последовательности

фармакологическое подавление активности продуктов

фармакологическое подавление их ингибиторов или индукция активаторов

рнк-интерференция

Секвенирование ДНК

ретровирусные векторы (внесение копии гена

в яднк)

аденовирусные векторы (внесение копий

без встраивания в геном)

Микро- и мини-сателлиты

PCR

мтДНК

PCR-arrays

Метил-чувст-вительный

PCR

атомно-силовая микроскопия (AFM)

Полногеномные чипы метилирования

MALDI-TOF масс-спектро-

метрия

оценка уровня мрнк отдельных генов-мишеней

Низкой плотности

Высокой плотности

Экспрессионные микрочипы

Адресная тканеспецифическая доставка продукта гена

(стабилизированной мРНК или белка)

Тканеспецифическое (???) изменение уровня метилирования промоторов определенных генов,

модификация гистонов

Профилирование уровней метилирования генов

ВыяВЛЕНиЕ фАКТОРОВ, предрасполагающих к возникновению возрастзависимых патологий

для планирования профилактических вмешательств

RT-qPCR

Мишени Подходы

инструментарий

ДНК-чипы

ТЕРАПЕВТичЕСКиЕ ВМЕШАТЕЛьСТВА

Гены, экспрессия которых снижает продолжительность жизни

Внесение в клетку дополнительных копий генов

Анализ предрасположенностей и вмешательства в генетические и эпигенетические процессы, ассоциированные со старением

Методы иЗучения и ВМеШатеЛьстВа В эПиГенетичесКие и ГенетичесКие Процессы

Генотипирование

Профилирование экспрессии генов

Гены, экспрессия которых увеличивает продолжительность жизни


2014

1110 ПрямАя речь

старение нужно ПриЗнать БоЛеЗнью и Лечить

Джуди Кампизи, Баковский институт изучения рака (США):

Когда будет найдено лекарство от старости? – Будущее практически невозможно предсказать. Прорыв придет, откуда

не ждали. Может быть, это будет клеточная терапия, может быть, стволовые клетки.

михаил БлагосКлонный, Онкологический институт имени Розвелла Парка в Буффало (США):– Возрастные заболевания – это признаки старения, как дым – признак огня. Замедление старения одновременно продлит жизнь и отодвинет воз-растные заболевания.

Девид гЕмс, Лондонский университетский колледж (Великобритания):– Старение прослеживается везде, где для этого су-ществуют эволюционные условия – оно отмечается даже у бактерий и одноклеточных грибов. Однако некоторые виды, на первый взгляд, не подвержены старению, включая животных (например, Hydra vulgaris). Таким образом, старение не является обязательной особенностью живых систем.

Брайан КЕннЕДи, президент Института Бака (США):– Чтобы проводить клинические испытания на людях и регистрировать препарат как антивозрастное средство, нужно, чтобы сначала официально было признано, что старение является болезнью или особым физиологическим состоянием, требующим лечения. Пока ни в одной стране мира правительство этого не при-знало. Также очень остро стоит вопрос нехватки финанси-рования для исследований старения.

Клаудио ФранчЕсКи, Университет Болоньи (Италия):– Я, конечно, уважаю достижения современной науки, но пока мы не приступим к широкомасштабным исследованиям на людях, ожидать появления «таблетки от смерти» не приходится.

25 вопросов Михаилу Батину

[1] Михаил, как давно существует ваш Фонд, и с какиМи целяМи он был создан?

–Фондупятьлет.Главнаяцельодна–добитьсясозданияна-учныхтехнологийрадикальногопродленияжизни.

[2] и как успехи, будеМ Мы жить вечно?

–Ядумаю,этобудетзависетьотума.Недостаточноумныеум-рут.Мыслящие,вконечномито-ге,будутжитьдолгоисчастливо.

[3] в чеМ заключатся ваша работа?

–Доказывать,чтобелое–этобе-лое,ачерное–эточерное.Убеж-датьлюдей,чтобытьживымхорошо,абытьмертвым–плохо.

[4] до сих пор это сделать не уда-лось?

–Нет.Хотякакие-топроцессыосознаниявобщественачались.ВСМИтемапродленияжизнисталамодной.Подэтуидеюна-чалидаватьмегагранты.Новсеэто–каплявморе.

[5] Главное достижение Фонда, на ваш взГляд? чеМ Можно Гордиться?

–ОрганизацияпервойвРоссииоперациипотрансплантациибиоинженернойтрахеи,которуюпровелпрофессорМаккиарини.Передачаеготехнологиирос-сийскимспециалистам.Участиевпроведенииэкспериментов,результатомкоторыхсталосущественноеувеличениепро-должительностижизнимодель-ныхживотных.Проведениедвухмеждународныхконференцийпогенетикестарения.Сейчасготовимтретью.

[6] почеМу вас интересует иМенно Генетика старения?

–Менямногочтоинтересуетвобластипродленияжизни.Ногенетическиеметодыкоррек-тировкистарения–одноизсамыхперспективныхнаправ-лений.Пожалуй,самыммного-обещающейработойявляетсясозданиегеннойтерапиидолголетия.

[7] коГо вы приГлашаете на кон-Ференции?

–Ведущихученыхсбезупреч-нойрепутацией,признанныхлидероввсвоейобласти.Еслинапервуюконференциюв2010

годукнамприехалиоколо50специалистовиз7стран,тов2012–ужеболее200ученыхиз20стран.

[8] каковы стратеГические задачи этих конФеренций?

–Стратегическихзадачдве.Первая–намнуженгло-бальныйпроектизучениястарения,помасштабамсопоставимыйссозданиемБольшогоАдронногоколлайде-ра–международнаяпрограмма«Энджиномчеловека».Вто-рая–намнеобходимопоказатьинвесторамвсюперспектив-ностьвложениясредстввэтунаучнуюобласть.

[9] что вы на сеГодняшний день Можете предложить инвесто-раМ?

–Дляначалаямогупредложитьзадуматьсянадтем,чтокапи-тализациямертвогоинвестораравнанулю.

[10] вы саМи покупаете акции коМпаний, заниМающихся раз-работкой технолоГий продления жизни?

–Да.Глупоэтогонеделать.

интервью с президентом фонда поддержки научных исследований «наука за продление жизни»

оТ ПервоГо ЛицА


2014

1110 ПрямАя речь

старение нужно ПриЗнать БоЛеЗнью и Лечить

Джуди Кампизи, Баковский институт изучения рака (США):

Когда будет найдено лекарство от старости? – Будущее практически невозможно предсказать. Прорыв придет, откуда

не ждали. Может быть, это будет клеточная терапия, может быть, стволовые клетки.

михаил БлагосКлонный, Онкологический институт имени Розвелла Парка в Буффало (США):– Возрастные заболевания – это признаки старения, как дым – признак огня. Замедление старения одновременно продлит жизнь и отодвинет воз-растные заболевания.

Девид гЕмс, Лондонский университетский колледж (Великобритания):– Старение прослеживается везде, где для этого су-ществуют эволюционные условия – оно отмечается даже у бактерий и одноклеточных грибов. Однако некоторые виды, на первый взгляд, не подвержены старению, включая животных (например, Hydra vulgaris). Таким образом, старение не является обязательной особенностью живых систем.

Брайан КЕннЕДи, президент Института Бака (США):– Чтобы проводить клинические испытания на людях и регистрировать препарат как антивозрастное средство, нужно, чтобы сначала официально было признано, что старение является болезнью или особым физиологическим состоянием, требующим лечения. Пока ни в одной стране мира правительство этого не при-знало. Также очень остро стоит вопрос нехватки финанси-рования для исследований старения.

Клаудио ФранчЕсКи, Университет Болоньи (Италия):– Я, конечно, уважаю достижения современной науки, но пока мы не приступим к широкомасштабным исследованиям на людях, ожидать появления «таблетки от смерти» не приходится.

25 вопросов Михаилу Батину

[1] Михаил, как давно существует ваш Фонд, и с какиМи целяМи он был создан?

–Фондупятьлет.Главнаяцельодна–добитьсясозданияна-учныхтехнологийрадикальногопродленияжизни.

[2] и как успехи, будеМ Мы жить вечно?

–Ядумаю,этобудетзависетьотума.Недостаточноумныеум-рут.Мыслящие,вконечномито-ге,будутжитьдолгоисчастливо.

[3] в чеМ заключатся ваша работа?

–Доказывать,чтобелое–этобе-лое,ачерное–эточерное.Убеж-датьлюдей,чтобытьживымхорошо,абытьмертвым–плохо.

[4] до сих пор это сделать не уда-лось?

–Нет.Хотякакие-топроцессыосознаниявобщественачались.ВСМИтемапродленияжизнисталамодной.Подэтуидеюна-чалидаватьмегагранты.Новсеэто–каплявморе.

[5] Главное достижение Фонда, на ваш взГляд? чеМ Можно Гордиться?

–ОрганизацияпервойвРоссииоперациипотрансплантациибиоинженернойтрахеи,которуюпровелпрофессорМаккиарини.Передачаеготехнологиирос-сийскимспециалистам.Участиевпроведенииэкспериментов,результатомкоторыхсталосущественноеувеличениепро-должительностижизнимодель-ныхживотных.Проведениедвухмеждународныхконференцийпогенетикестарения.Сейчасготовимтретью.

[6] почеМу вас интересует иМенно Генетика старения?

–Менямногочтоинтересуетвобластипродленияжизни.Ногенетическиеметодыкоррек-тировкистарения–одноизсамыхперспективныхнаправ-лений.Пожалуй,самыммного-обещающейработойявляетсясозданиегеннойтерапиидолголетия.

[7] коГо вы приГлашаете на кон-Ференции?

–Ведущихученыхсбезупреч-нойрепутацией,признанныхлидероввсвоейобласти.Еслинапервуюконференциюв2010

годукнамприехалиоколо50специалистовиз7стран,тов2012–ужеболее200ученыхиз20стран.

[8] каковы стратеГические задачи этих конФеренций?

–Стратегическихзадачдве.Первая–намнуженгло-бальныйпроектизучениястарения,помасштабамсопоставимыйссозданиемБольшогоАдронногоколлайде-ра–международнаяпрограмма«Энджиномчеловека».Вто-рая–намнеобходимопоказатьинвесторамвсюперспектив-ностьвложениясредстввэтунаучнуюобласть.

[9] что вы на сеГодняшний день Можете предложить инвесто-раМ?

–Дляначалаямогупредложитьзадуматьсянадтем,чтокапи-тализациямертвогоинвестораравнанулю.

[10] вы саМи покупаете акции коМпаний, заниМающихся раз-работкой технолоГий продления жизни?

–Да.Глупоэтогонеделать.

интервью с президентом фонда поддержки научных исследований «наука за продление жизни»

оТ ПервоГо ЛицА


2014

1312 оТ ПервоГо ЛицАоТ ПервоГо ЛицА

[11] почеМу вы тратите столько денеГ и сил на борьбу со старе-ниеМ?

–Старение–глобальнаяпроб-леманомеродин.Есливынеборетесьсостарением,этонезначит,чтостарениенеборетсясвами.Распадвашегоорганиз-манеостанавливаетсянинасекунду.Необходимоминимумвоображения,чтобыперенестисьна30-40летвпередипонять,чтонасамомделеявляетсявашейосновнойпроблемой.

[12] почеМу боГатые люди не спешат вкладываться в исследо-вания старения?

–Потомучтолюбятденьгиболь-ше,чемжизнь.

[13] но если посМотреть на про-блеМу праГМатично, на оМола-живающих препаратах Можно хорошо заработать?

–Конечно,этоприятно–зара-ботатьнесметныебогатстванареальном,нешарлатанскомле-карствеотстарости.Нодляменягораздоважнеесамавозмож-ностьвоспользоватьсясредствомрадикальногопродленияжизни.Чтобыонобылодоступнодляменя,моихродныхиблизких,дадлявсех.Унас,трансгуманистов,другаяпсихология.Продление

жизни–самоеглавное.Всеостальное,включаяденьги–лишьсредствадостиженияэтойцели.

[14] вы являетесь яркиМ выра-зителеМ идей трансГуМанизМа. сФорМулируйте их суть.

–Трансгуманизм,преждевсего–этическийвыбор,выбормеждудобромизлом.Впользудобра,конечно.Мыисходимизтого,чтосмерть–этозло,асмертьвсехживущихназемлеявляетсяторжествомзла.Идеятрансгу-манизма–борьбасосмертьюиеёпричинами,тоестьборьбасозломвовсехегопроявлениях.

[15] чеМ трансГуМанизМ отличает-ся от релиГии?

–Тем,чтопредлагаетвестиборьбусосмертью,борьбусозломрационально–спомощьюнауки,спомощьюдоказанныхиработающихметодов.

[16] почеМу люди не хотят бо-роться со сМертью?

–Людисмирилисьсситуацией.Ониговорятобестественностиумирания,онеобходимостиосво-бодитьместодлядругихпоколе-ний.Этиоправданиясмерти–отбезысходности,отнезнаниятеоретическихвозможностей

науки,отнежеланиядействоватьрационально.Человекупрощепринятьсмертьистарение,чемначатьдействовать.Борьбасосмертьюистарением–этослож-ноевнутреннеерешение.Нужнорешитьсяпротивостоятьсложив-шимсяустоям,добитьсяпобедыволииразуманаджеланиемпсихологическогокомфорта,надсиюминутныминтересом.

[17] что больше всеГо Мешает тоМу, чтобы люди жили сотни лет?

–Веравзагробнуюжизнь.Оченьдлямногихсмерть–этонепо-настоящему.Тоестьбольшин-стволюдейсерьезнорассчиты-ваютнажизньпослесмертииневидятсмыслапродлеватьреальнуюжизнь.

[18] принято считать, что про-должительность жизни зависит в первую очередь от Генетики, во вторую – от окружающей среды и в третью – от качества Медицины. ваше Мнение?

–Входеисследованийученыевселучшепонимаютпроцес-сы,происходящиеворганизмепристарении.Очевидно,чтостарение–эторезультатвзаи-модействиягеновисреды.Нетсомнений,чтонасждутнаучные

открытия,которыепозволятикорректироватьгеном,иобе-спечиватьблагоприятнуюсреду,иприпомощибиомедицинскихтехнологийподдерживатьздоро-вьечеловекаскольугоднодолго.

[19] в какой области исследова-ний нас ждет прорыв?

–Ядумаю,мыувидимпракти-ческиодновременноивы-ращиваниесложногоорганачеловека,исверхдолгоживущихтрансгенныхмлекопитающих,иуправлениерегенерацией,иэффективные«вирусыдолго-летия».

[20] коГо из ученых вы Можете назвать лидероМ в Геронтоло-Гии?

–Есть30–40лабораторийвмире,которыевсвоихисследованияхидутболее-менееровно.Боль-шинствоведущихученыхвэтойобластивысможетеувидетьвСочивследующемгодунакон-ференции«Генетикастаренияидолголетия».

[21] как вы относитесь к поня-тияМ «здоровое» или «успешное» старение?

–Этооксюморон.Старениеможетпротекатьболееболез-ненноилименееболезненно.

Старениеможнозамедлить.Нонельзясделатьдеструктив-ныйпроцессниздоровым,ниуспешным.Какнельзясделатьнищетудостойной,азубнуюболь–приятной.

[22] что важноГо Можно сделать для продления жизни уже сейчас, не дожидаясь научных прорывов?

–Первое–добиться,чтобыВОЗпризналастарениезаболевани-ем.Толькотогдаможнобудетразрабатыватьлекарственныепрепаратыпростивстаренияивыводитьихнарынок.Аэтоса-мыйбольшойрыноквмире,таккакстареет100%населениявовсехстранах.Еще100летназадИльяМечников,Нобелевскийлауреат,писал:«Старость–этоболезнь,которуюможноинужнолечить».НоВОЗинынетам.Второе–внедритьдиагно-стикустарениявклиническуюпрактику.

[23] несколько лет назад вы предложили оценивать эФФективность Государственной власти по средней продолжительности жизни в стране и по теМ МераМ, которые приниМаются для ее существенноГо повышения.

вы и сейчас так считаете?

–Да.Иоцени-ватьпоэтомупоказателюнужнонетолькоэффективностьвласти,ноиэффективностьвсеймиро-войнауки.Борьбазапродлениежизни–самаяразумнаяполити-кадлявсехидлякаждого.Самоенужноеиосмысленноезанятие,которымкогда-либозанималсячеловек–этоборьбасостарени-ем.Победитьилидажепростозамедлитьстарение–самоеполезное,чтоможносделатьдлявсехлюдейнапланете.

[24] с этой точки зрения, кто из наших совреМенников саМый полезный человек?

–Ядумаю,сейчасэтоСергейБрин.Нонадопосмотреть,каконпотратитмиллиард,обещанныйдлярадикальногопродленияжизни.

[25] а какие исследования вы считаете первоочередныМи?

–Думаю,чтонужновестииссле-дованияповсемнаправлениям.Некоторыесчитаютэтоневер-ным,ноядумаю,вборьбесостарениемтакаястратегиясамаяправильная.

Беседовала алла Павлова. фотографии предоставлены фондом «наука за продление жизни»

проект фонда по развитию регенеративной медицины в россии проект фонда по формированию социального заказа на исследования в области продления жизни

В Краснодарской краевой клинической больнице №1 им. проф. С.В. Очаповского 19 июня проведена первая в мире трансплантация искусственной трахеи и части гортани с использованием собственных клеток пациента.

Профессор Паоло Маккиарини впервые приехал в Москву по приглашению Фонда «Наука за продление жизни». 19 февраля в Президиуме РАН он дал мастер-класс для клеточных биологов, трансплантологов и хирургов из Москвы, Санкт-Петербурга, Обнинска, Новосибирска, Екатеринбурга и других городов России, рассказав о методике проведения операций по пересадке трахей, выращенных их стволовых клеток пациентов.

В Клинике Carreggi Университета Флоренции 15 сентября начался первый цикл обмена опытом между специалистами Российского научного центра хирургии РАМН и лабораторией профессора Паоло Маккиарини.

В Российском научном центре хирургии имени академика Б.В. Петровского РАМН (г. Москва) в декабре 2010 года впервые в нашей стране была успешно проведена уникальная операция по трансплантации трахеи с использованием методов регенеративной медицины.

Паоло Маккиарини получает

мегагрант для реализации проекта

«Регенерация тканей дыхательных

путей и легкого» на базе Кубанского

медицинского университета.

Фонд выступил инициатором создания в России политической Партии продления жизни.

В Москве на Площади Революции организован Митинг в поддержку развития технологий радикально-го продления жизни.

В Брюсселе на Гранд Плас проведена акция по привлечению внимания к проблемам недостаточного финансирования исследований в области биотехнологий.

2010 год, февраль

2010 год, сентябрь

2012 год, июль

2012 год, 14 декабря

2012 год, 22 сентября

2011 год, декабрь


2012 год, июнь

На 25-й Московской международной

книжной выставке-ярмарке была

представлена книга Михаила Батина и

Алексея Турчина «Футурология.

XXI век: бессмертие или глобальная

катастрофа».



2014

1312 оТ ПервоГо ЛицАоТ ПервоГо ЛицА

[11] почеМу вы тратите столько денеГ и сил на борьбу со старе-ниеМ?

–Старение–глобальнаяпроб-леманомеродин.Есливынеборетесьсостарением,этонезначит,чтостарениенеборетсясвами.Распадвашегоорганиз-манеостанавливаетсянинасекунду.Необходимоминимумвоображения,чтобыперенестисьна30-40летвпередипонять,чтонасамомделеявляетсявашейосновнойпроблемой.

[12] почеМу боГатые люди не спешат вкладываться в исследо-вания старения?

–Потомучтолюбятденьгиболь-ше,чемжизнь.

[13] но если посМотреть на про-блеМу праГМатично, на оМола-живающих препаратах Можно хорошо заработать?

–Конечно,этоприятно–зара-ботатьнесметныебогатстванареальном,нешарлатанскомле-карствеотстарости.Нодляменягораздоважнеесамавозмож-ностьвоспользоватьсясредствомрадикальногопродленияжизни.Чтобыонобылодоступнодляменя,моихродныхиблизких,дадлявсех.Унас,трансгуманистов,другаяпсихология.Продление

жизни–самоеглавное.Всеостальное,включаяденьги–лишьсредствадостиженияэтойцели.

[14] вы являетесь яркиМ выра-зителеМ идей трансГуМанизМа. сФорМулируйте их суть.

–Трансгуманизм,преждевсего–этическийвыбор,выбормеждудобромизлом.Впользудобра,конечно.Мыисходимизтого,чтосмерть–этозло,асмертьвсехживущихназемлеявляетсяторжествомзла.Идеятрансгу-манизма–борьбасосмертьюиеёпричинами,тоестьборьбасозломвовсехегопроявлениях.

[15] чеМ трансГуМанизМ отличает-ся от релиГии?

–Тем,чтопредлагаетвестиборьбусосмертью,борьбусозломрационально–спомощьюнауки,спомощьюдоказанныхиработающихметодов.

[16] почеМу люди не хотят бо-роться со сМертью?

–Людисмирилисьсситуацией.Ониговорятобестественностиумирания,онеобходимостиосво-бодитьместодлядругихпоколе-ний.Этиоправданиясмерти–отбезысходности,отнезнаниятеоретическихвозможностей

науки,отнежеланиядействоватьрационально.Человекупрощепринятьсмертьистарение,чемначатьдействовать.Борьбасосмертьюистарением–этослож-ноевнутреннеерешение.Нужнорешитьсяпротивостоятьсложив-шимсяустоям,добитьсяпобедыволииразуманаджеланиемпсихологическогокомфорта,надсиюминутныминтересом.

[17] что больше всеГо Мешает тоМу, чтобы люди жили сотни лет?

–Веравзагробнуюжизнь.Оченьдлямногихсмерть–этонепо-настоящему.Тоестьбольшин-стволюдейсерьезнорассчиты-ваютнажизньпослесмертииневидятсмыслапродлеватьреальнуюжизнь.

[18] принято считать, что про-должительность жизни зависит в первую очередь от Генетики, во вторую – от окружающей среды и в третью – от качества Медицины. ваше Мнение?

–Входеисследованийученыевселучшепонимаютпроцес-сы,происходящиеворганизмепристарении.Очевидно,чтостарение–эторезультатвзаи-модействиягеновисреды.Нетсомнений,чтонасждутнаучные

открытия,которыепозволятикорректироватьгеном,иобе-спечиватьблагоприятнуюсреду,иприпомощибиомедицинскихтехнологийподдерживатьздоро-вьечеловекаскольугоднодолго.

[19] в какой области исследова-ний нас ждет прорыв?

–Ядумаю,мыувидимпракти-ческиодновременноивы-ращиваниесложногоорганачеловека,исверхдолгоживущихтрансгенныхмлекопитающих,иуправлениерегенерацией,иэффективные«вирусыдолго-летия».

[20] коГо из ученых вы Можете назвать лидероМ в Геронтоло-Гии?

–Есть30–40лабораторийвмире,которыевсвоихисследованияхидутболее-менееровно.Боль-шинствоведущихученыхвэтойобластивысможетеувидетьвСочивследующемгодунакон-ференции«Генетикастаренияидолголетия».

[21] как вы относитесь к поня-тияМ «здоровое» или «успешное» старение?

–Этооксюморон.Старениеможетпротекатьболееболез-ненноилименееболезненно.

Старениеможнозамедлить.Нонельзясделатьдеструктив-ныйпроцессниздоровым,ниуспешным.Какнельзясделатьнищетудостойной,азубнуюболь–приятной.

[22] что важноГо Можно сделать для продления жизни уже сейчас, не дожидаясь научных прорывов?

–Первое–добиться,чтобыВОЗпризналастарениезаболевани-ем.Толькотогдаможнобудетразрабатыватьлекарственныепрепаратыпростивстаренияивыводитьихнарынок.Аэтоса-мыйбольшойрыноквмире,таккакстареет100%населениявовсехстранах.Еще100летназадИльяМечников,Нобелевскийлауреат,писал:«Старость–этоболезнь,которуюможноинужнолечить».НоВОЗинынетам.Второе–внедритьдиагно-стикустарениявклиническуюпрактику.

[23] несколько лет назад вы предложили оценивать эФФективность Государственной власти по средней продолжительности жизни в стране и по теМ МераМ, которые приниМаются для ее существенноГо повышения.

вы и сейчас так считаете?

–Да.Иоцени-ватьпоэтомупоказателюнужнонетолькоэффективностьвласти,ноиэффективностьвсеймиро-войнауки.Борьбазапродлениежизни–самаяразумнаяполити-кадлявсехидлякаждого.Самоенужноеиосмысленноезанятие,которымкогда-либозанималсячеловек–этоборьбасостарени-ем.Победитьилидажепростозамедлитьстарение–самоеполезное,чтоможносделатьдлявсехлюдейнапланете.

[24] с этой точки зрения, кто из наших совреМенников саМый полезный человек?

–Ядумаю,сейчасэтоСергейБрин.Нонадопосмотреть,каконпотратитмиллиард,обещанныйдлярадикальногопродленияжизни.

[25] а какие исследования вы считаете первоочередныМи?

–Думаю,чтонужновестииссле-дованияповсемнаправлениям.Некоторыесчитаютэтоневер-ным,ноядумаю,вборьбесостарениемтакаястратегиясамаяправильная.

Беседовала алла Павлова. фотографии предоставлены фондом «наука за продление жизни»

проект фонда по развитию регенеративной медицины в россии проект фонда по формированию социального заказа на исследования в области продления жизни

В Краснодарской краевой клинической больнице №1 им. проф. С.В. Очаповского 19 июня проведена первая в мире трансплантация искусственной трахеи и части гортани с использованием собственных клеток пациента.

Профессор Паоло Маккиарини впервые приехал в Москву по приглашению Фонда «Наука за продление жизни». 19 февраля в Президиуме РАН он дал мастер-класс для клеточных биологов, трансплантологов и хирургов из Москвы, Санкт-Петербурга, Обнинска, Новосибирска, Екатеринбурга и других городов России, рассказав о методике проведения операций по пересадке трахей, выращенных их стволовых клеток пациентов.

В Клинике Carreggi Университета Флоренции 15 сентября начался первый цикл обмена опытом между специалистами Российского научного центра хирургии РАМН и лабораторией профессора Паоло Маккиарини.

В Российском научном центре хирургии имени академика Б.В. Петровского РАМН (г. Москва) в декабре 2010 года впервые в нашей стране была успешно проведена уникальная операция по трансплантации трахеи с использованием методов регенеративной медицины.

Паоло Маккиарини получает

мегагрант для реализации проекта

«Регенерация тканей дыхательных

путей и легкого» на базе Кубанского

медицинского университета.

Фонд выступил инициатором создания в России политической Партии продления жизни.

В Москве на Площади Революции организован Митинг в поддержку развития технологий радикально-го продления жизни.

В Брюсселе на Гранд Плас проведена акция по привлечению внимания к проблемам недостаточного финансирования исследований в области биотехнологий.

2010 год, февраль


2012 год, июль

2012 год, 14 декабря

2012 год, 22 сентября



2012 год, июнь

На 25-й Московской международной

книжной выставке-ярмарке была

представлена книга Михаила Батина и

Алексея Турчина «Футурология.

XXI век: бессмертие или глобальная

катастрофа».



2014

1514

поверхностираковыхклетокнеуда-етсявыявитьуникальнуюмолекулу-мишень,ученыепытаютсянацелить-сянадвамаркера,присутствующихвпаретольконаклеткахзлокачествен-ногороста.

СеКвенировАние ГеномАГеннАя ТерАПия

КАКсообщил26мартаScientist,вМемориальномонкологическомцентреСлоан-КеттерингвНью-Йоркепрошлиуспешныеограниченныеиспытаниягеннойтерапииостроголимфобластноголейкоза,болезнисистемыкроветворения,котораясчитаетсянеизлечимой.Уодногоизпациентов,Дэвида

Апонте(DavidAponte),признакиза-болеванияисчезливсегозавосемь

дней,учетырехдругихбольныхтожесамоепроизошлозавосемьнедель,хотяодинизнихпозжескончалсяотзакупоркикровеносногососуда,несвязаннойстерапией,адругойпослеобострения.Увсехтроихизлечившихся,

которыекначалуэксперименталь-нойтерапиинаходилисьвстадииобострениязаболевания,внастоящеевремяотмеченаремиссия,котораяпродолжаетсяотпятимесяцевдодвухлет.Пословамодногоизруко-водителейисоавтораисследованияМайклаСаделейна(MichelSadelain),следующееиспытаниеспривлечени-ем50пациентовужеподготовлено,ионсколлегамипланируетпримене-ниеиспытанноготерапевтическогоподходакдругимраковымзаболева-ниям.Ключевыммоментомэтойгенной

терапииявляетсявыявлениеуни-кальноймолекулынаповерхностираковыхклетокспоследующейгене-тическоймодификациейиммунныхклетокпациентатакимобразом,что-быонимоглиприцельноатаковатьзлокачественныеклетки.Приостромлимфобластномлей-

козепроисходитнеконтролируемаяпролиферациянезрелыхВ-клетокиммуннойсистемы.ГруппаСаделей-навыявиланаповерхноститакихзлокачественныхклетокмолекулу,обозначеннуюCD19,котораяприсут-

ТАКОЙподходклечениюещеникеминикогданепрактико-вался.Беспрецедентныйметодобещаетизбавитьлюдейотсердечно-сосудистыхзаболеванийбезприменениякаких-либомеди-каментозныхпрепаратов.Вместоэтогохирургибудутпересаживатьпациентамздоровыегены.Первыминовыйметоднасебе

испробуют250человек.Отнихбудетзависетьсудьбадальней-шихиспытаний.Есливсепрой-детуспешноирезультатнезаставитусомнитьсявсостоятельностиновогопод-ходавтечениеопределенноговремени,геннаятерапияполучитболееширокоеприменение.Способлечениязаключаетсяв

пересадкездоровыхгеновпаци-ентамсразличнымисердечнымизаболеваниямивместооператив-ноговмешательстваилилечениямедикаментами.Кпримеру,меди-кимогутменятьмутировавшие

геныназдоровыеили«подсажи-вать»ворганизмте,чтопомогутемусправитьсясболезнью.Британцыпокаделаютлишь

первыешагивэтойобластимеди-цины,котораяещенеполностьюизучена.Втеориигеннаятерапия,помимосердечныхзаболеваний,можетпомочьвлеченииопреде-ленныхтиповвирусныхинфек-

ций,наследственныхотклоненийинекоторыхформрака.Применениюэтойтерапии

предшествовали20летлабора-торныхисследованийвСША.Тамееиспробовалина37пациентах,нолишьдлятого,чтобыузнать,насколькоонабезопасна.

ВПУБЛИКАцИЯХ,вышедшихнедав-новжурналеPLOSGenetics,двегруппыисследователейподруководствомуче-ныхизМедицинскойШколыприКали-форнийскомУниверситетеСан-Диего(США)описалиновыестатистическиемодели,позволяющиеширеиглубжеидентифицироватьсвязимеждуодно-нуклеотиднымиполиморфизмамиДНКифенотипом.Новыемоделидадутвозможностьболееполноиточноиз-учитьгенетическиеосновымножествазаболеванийиспособовихлечения.

ВкачествепримерапрофессорАндерсМ.Дэйл(AndersM.Dale)упоминаетрезультатынедавнегоис-следования,опубликованныевNatureGenetics:использовавтрадиционныйметодGWAS,ученыесмогливыявитьболеедесяткановыходнонуклеотид-ныхполиморфизимов,связанныхспервичнымсклерозирующимхолан-гитом(хроническимвоспалительнымзаболеваниемпечени).Послеэтогоис-следователиприменилиновыестати-стическиеметодыиобнаружилисихпомощью33дополнительныезамены,темсамымболеечемутроивчислопо-зицийвгеноме,связанныхсопаснымдляжизнизаболеваниемпечени.Такимобразом,новыеметоды

увеличиваютаналитическиемощ-ностиисследователей,объединяяаприорныесведенияофункцияхпо-лиморфизмовcучетомихплейотроп-ной(множественной)взаимосвязисмножествомфенотипов.«МетодGWASсводитсякпоискува-

риантовсреди1млн.пароднонукле-отидныхполиморфизмов,–говоритпрофессорДэйл.–Новыйподходуве-личитэффективностьпоискав10-100раз,до3млрд.позиций.Этопозволитизвлечьмаксимумвозможнойинфор-мации,котораяважнадляоткрытиягенов,разработкилекарственныхпрепаратовиболееточнойоценкииндивидуальногорискаразвитияопределенныхзаболеваний».

По материалам University of California, San Diego Health Sciences

ГРУППАученыхподруководствомспециалистовизУниверситетаРок-феллерадобиласьсерьезныхуспеховвразработкеалгоритмапоискабо-лезнетворныхгеноввДНКчеловека.Компьютернаяпрограмма,разрабо-таннаякомандойЮваляИтана,опре-деляеткратчайшиймаршрутмеждулюбымидвумягенамичеловека(каксвоеобразныйGPS-навигатор),чтопо-зволяетлегкообнаруживатьотклоне-ниявгенетическойкартеидиагно-стироватьгенетическиезаболевания.Некоторыезаболеваниявызваны

всеголишьодноймутаци-ейгена.Ксожалению,со-временныеметодывыявле-нияболезнетворныхгеновдаютсотнипотенциальныхвредоносныхгенов,ивра-чамприходитсятщательновыискиватьсрединихтотсамый,болезнетворный.Нотеперь,благодаряновомупрограммномуалгоритму,появиласьвозможностьупростить«охоту»наних.Новоепрограммное

обеспечениевпервыеиспользовалидляпоискамутаций,связанныхсгеномподназваниемTLR3,которыйоченьважендляустой-чивостиорганизмакособомуштаммугерпеса,вызывающемутяжелыепо-вреждениямозгаугенетическипред-расположенныхдетей.Ранееиссле-дователиЛабораторииСент-ДжайлзвоглавесЖан-ЛоранКазановаужеобнаружили,чтотяжелоетечениета-когозаболеваниясвязаносмутациейгенов,расположенныхблизкокTLR3.Чтобыпроверить,насколько

хорошоработаетновоепрограммное

обеспечение,ученыепровелипоисксредивсехгенов,кодирующихбелки,удвухпациентовсгенетическимизаболеваниями.Нужнобылообнару-житьодинболезнетворныйгенсредисотендругихгеновспотенциальноболезнетворнымимутациями.Послесортировкигенов,близкихкTLR3,новаясистемаобнаружилиискомыйболезнетворныйгенTBK1.Крометого,программанашладвадругихболез-нетворныхгена,EFGRиSRC,которыеответственнызасиндромЭлерса-Дан-лоинейросенсорнуюпотерюслуха.

Пословамразработчиков,новаятехнологияпоискабуквальнопо-зволяетнайти«иголкувстогесена»–одинилинесколькогенов,связанныхсизвестнымигенетическимизаболе-ваниями.Такимобразом,становитсявозможнойбыстраядиагностикапотенциальносмертельныхгенети-ческихзаболеваний,чтоособенноважнодляперспективнойгеннойтерапии.Крометого,новаяметодикаможет

помочьизучитьпоканеизвестныегенетическиемеханизмы.

Майкл Саделейн, директор Центра клеточной инженерии

Андерс Дэйл

Юваль итан Жан-Лоран Казанова

Генная терапия за неделю излечила лейкоз

Британские медики начинают применять генную терапию для лечения «сердечников»

новые статистические методы позволят усилить возможности геномики

russian.rt.com

medportal.ru

«В поисках правильного метода лечения генами прошло 20 лет изнуряющей и кропотливой работы, но нам до сих пор немного боязно приступать к совместной терапии с кардиологами. В то же время мы горды быть «пионерами» в этой области», – заявила профессор фармакологии Имперского кол-леджа Лондона Шин Хардинг.

ствуеттолькотам.Ученыевыделилиупациентовклеткидругоготипа,Т-лимфоциты,спомощьюобезвре-женноговирусавнесливнихген,направляющийэтиклеткииммуннойсистемынавсеклеткисмаркеромCD19.Затемгенно-инженерныеТ-лимфоцитывводилисьпациентам,ворганизмекоторыхонисразуатако-валииуничтожаливсеВ-клетки,нетолькораковые.КакотмечаетМайклСаделейн,«у

всехпятипациентовпослетакоголечениязлокачественныйростсталнеопределяемым».Поподсчетамученогоорганизм

долженбылвосполнитьнедостатокобычныхТ-лимфоцитовиздоровыхВ-клетокзадвамесяца,однакодлятогочтобыгарантироватьвосстанов-лениездоровойиммуннойсистемыпациентамделалипересадкукостно-гомозга.ВнастоящеевремягруппаСаде-

лейнаизучаетвозможностинаправ-ленияТ-лимфоцитовнапоражениеопухолевыхклетокдругихраковыхзаболеваний.Втехслучаях,когдана

Дэвид Апонте

создан новый софт для поиска болезнетворных генов СNews.ru

Новый алгоритм поиска искал болезнетворные гены среди 5% генов с самым коротким расстоянием от гена TLR3 (в центре). В результате среди 601 гена удалось найти болезнетворные гены еще до того, как они были выявлены в ходе трудоемких экспериментов


2014

1514

поверхностираковыхклетокнеуда-етсявыявитьуникальнуюмолекулу-мишень,ученыепытаютсянацелить-сянадвамаркера,присутствующихвпаретольконаклеткахзлокачествен-ногороста.

СеКвенировАние ГеномАГеннАя ТерАПия

КАКсообщил26мартаScientist,вМемориальномонкологическомцентреСлоан-КеттерингвНью-Йоркепрошлиуспешныеограниченныеиспытаниягеннойтерапииостроголимфобластноголейкоза,болезнисистемыкроветворения,котораясчитаетсянеизлечимой.Уодногоизпациентов,Дэвида

Апонте(DavidAponte),признакиза-болеванияисчезливсегозавосемь

дней,учетырехдругихбольныхтожесамоепроизошлозавосемьнедель,хотяодинизнихпозжескончалсяотзакупоркикровеносногососуда,несвязаннойстерапией,адругойпослеобострения.Увсехтроихизлечившихся,

которыекначалуэксперименталь-нойтерапиинаходилисьвстадииобострениязаболевания,внастоящеевремяотмеченаремиссия,котораяпродолжаетсяотпятимесяцевдодвухлет.Пословамодногоизруко-водителейисоавтораисследованияМайклаСаделейна(MichelSadelain),следующееиспытаниеспривлечени-ем50пациентовужеподготовлено,ионсколлегамипланируетпримене-ниеиспытанноготерапевтическогоподходакдругимраковымзаболева-ниям.Ключевыммоментомэтойгенной

терапииявляетсявыявлениеуни-кальноймолекулынаповерхностираковыхклетокспоследующейгене-тическоймодификациейиммунныхклетокпациентатакимобразом,что-быонимоглиприцельноатаковатьзлокачественныеклетки.Приостромлимфобластномлей-

козепроисходитнеконтролируемаяпролиферациянезрелыхВ-клетокиммуннойсистемы.ГруппаСаделей-навыявиланаповерхноститакихзлокачественныхклетокмолекулу,обозначеннуюCD19,котораяприсут-

ТАКОЙподходклечениюещеникеминикогданепрактико-вался.Беспрецедентныйметодобещаетизбавитьлюдейотсердечно-сосудистыхзаболеванийбезприменениякаких-либомеди-каментозныхпрепаратов.Вместоэтогохирургибудутпересаживатьпациентамздоровыегены.Первыминовыйметоднасебе

испробуют250человек.Отнихбудетзависетьсудьбадальней-шихиспытаний.Есливсепрой-детуспешноирезультатнезаставитусомнитьсявсостоятельностиновогопод-ходавтечениеопределенноговремени,геннаятерапияполучитболееширокоеприменение.Способлечениязаключаетсяв

пересадкездоровыхгеновпаци-ентамсразличнымисердечнымизаболеваниямивместооператив-ноговмешательстваилилечениямедикаментами.Кпримеру,меди-кимогутменятьмутировавшие

геныназдоровыеили«подсажи-вать»ворганизмте,чтопомогутемусправитьсясболезнью.Британцыпокаделаютлишь

первыешагивэтойобластимеди-цины,котораяещенеполностьюизучена.Втеориигеннаятерапия,помимосердечныхзаболеваний,можетпомочьвлеченииопреде-ленныхтиповвирусныхинфек-

ций,наследственныхотклоненийинекоторыхформрака.Применениюэтойтерапии

предшествовали20летлабора-торныхисследованийвСША.Тамееиспробовалина37пациентах,нолишьдлятого,чтобыузнать,насколькоонабезопасна.

ВПУБЛИКАцИЯХ,вышедшихнедав-новжурналеPLOSGenetics,двегруппыисследователейподруководствомуче-ныхизМедицинскойШколыприКали-форнийскомУниверситетеСан-Диего(США)описалиновыестатистическиемодели,позволяющиеширеиглубжеидентифицироватьсвязимеждуодно-нуклеотиднымиполиморфизмамиДНКифенотипом.Новыемоделидадутвозможностьболееполноиточноиз-учитьгенетическиеосновымножествазаболеванийиспособовихлечения.

ВкачествепримерапрофессорАндерсМ.Дэйл(AndersM.Dale)упоминаетрезультатынедавнегоис-следования,опубликованныевNatureGenetics:использовавтрадиционныйметодGWAS,ученыесмогливыявитьболеедесяткановыходнонуклеотид-ныхполиморфизимов,связанныхспервичнымсклерозирующимхолан-гитом(хроническимвоспалительнымзаболеваниемпечени).Послеэтогоис-следователиприменилиновыестати-стическиеметодыиобнаружилисихпомощью33дополнительныезамены,темсамымболеечемутроивчислопо-зицийвгеноме,связанныхсопаснымдляжизнизаболеваниемпечени.Такимобразом,новыеметоды

увеличиваютаналитическиемощ-ностиисследователей,объединяяаприорныесведенияофункцияхпо-лиморфизмовcучетомихплейотроп-ной(множественной)взаимосвязисмножествомфенотипов.«МетодGWASсводитсякпоискува-

риантовсреди1млн.пароднонукле-отидныхполиморфизмов,–говоритпрофессорДэйл.–Новыйподходуве-личитэффективностьпоискав10-100раз,до3млрд.позиций.Этопозволитизвлечьмаксимумвозможнойинфор-мации,котораяважнадляоткрытиягенов,разработкилекарственныхпрепаратовиболееточнойоценкииндивидуальногорискаразвитияопределенныхзаболеваний».

По материалам University of California, San Diego Health Sciences

ГРУППАученыхподруководствомспециалистовизУниверситетаРок-феллерадобиласьсерьезныхуспеховвразработкеалгоритмапоискабо-лезнетворныхгеноввДНКчеловека.Компьютернаяпрограмма,разрабо-таннаякомандойЮваляИтана,опре-деляеткратчайшиймаршрутмеждулюбымидвумягенамичеловека(каксвоеобразныйGPS-навигатор),чтопо-зволяетлегкообнаруживатьотклоне-ниявгенетическойкартеидиагно-стироватьгенетическиезаболевания.Некоторыезаболеваниявызваны

всеголишьодноймутаци-ейгена.Ксожалению,со-временныеметодывыявле-нияболезнетворныхгеновдаютсотнипотенциальныхвредоносныхгенов,ивра-чамприходитсятщательновыискиватьсрединихтотсамый,болезнетворный.Нотеперь,благодаряновомупрограммномуалгоритму,появиласьвозможностьупростить«охоту»наних.Новоепрограммное

обеспечениевпервыеиспользовалидляпоискамутаций,связанныхсгеномподназваниемTLR3,которыйоченьважендляустой-чивостиорганизмакособомуштаммугерпеса,вызывающемутяжелыепо-вреждениямозгаугенетическипред-расположенныхдетей.Ранееиссле-дователиЛабораторииСент-ДжайлзвоглавесЖан-ЛоранКазановаужеобнаружили,чтотяжелоетечениета-когозаболеваниясвязаносмутациейгенов,расположенныхблизкокTLR3.Чтобыпроверить,насколько

хорошоработаетновоепрограммное

обеспечение,ученыепровелипоисксредивсехгенов,кодирующихбелки,удвухпациентовсгенетическимизаболеваниями.Нужнобылообнару-житьодинболезнетворныйгенсредисотендругихгеновспотенциальноболезнетворнымимутациями.Послесортировкигенов,близкихкTLR3,новаясистемаобнаружилиискомыйболезнетворныйгенTBK1.Крометого,программанашладвадругихболез-нетворныхгена,EFGRиSRC,которыеответственнызасиндромЭлерса-Дан-лоинейросенсорнуюпотерюслуха.

Пословамразработчиков,новаятехнологияпоискабуквальнопо-зволяетнайти«иголкувстогесена»–одинилинесколькогенов,связанныхсизвестнымигенетическимизаболе-ваниями.Такимобразом,становитсявозможнойбыстраядиагностикапотенциальносмертельныхгенети-ческихзаболеваний,чтоособенноважнодляперспективнойгеннойтерапии.Крометого,новаяметодикаможет

помочьизучитьпоканеизвестныегенетическиемеханизмы.

Майкл Саделейн, директор Центра клеточной инженерии

Андерс Дэйл

Юваль итан Жан-Лоран Казанова

Генная терапия за неделю излечила лейкоз

Британские медики начинают применять генную терапию для лечения «сердечников»

новые статистические методы позволят усилить возможности геномики

russian.rt.com

medportal.ru

«В поисках правильного метода лечения генами прошло 20 лет изнуряющей и кропотливой работы, но нам до сих пор немного боязно приступать к совместной терапии с кардиологами. В то же время мы горды быть «пионерами» в этой области», – заявила профессор фармакологии Имперского кол-леджа Лондона Шин Хардинг.

ствуеттолькотам.Ученыевыделилиупациентовклеткидругоготипа,Т-лимфоциты,спомощьюобезвре-женноговирусавнесливнихген,направляющийэтиклеткииммуннойсистемынавсеклеткисмаркеромCD19.Затемгенно-инженерныеТ-лимфоцитывводилисьпациентам,ворганизмекоторыхонисразуатако-валииуничтожаливсеВ-клетки,нетолькораковые.КакотмечаетМайклСаделейн,«у

всехпятипациентовпослетакоголечениязлокачественныйростсталнеопределяемым».Поподсчетамученогоорганизм

долженбылвосполнитьнедостатокобычныхТ-лимфоцитовиздоровыхВ-клетокзадвамесяца,однакодлятогочтобыгарантироватьвосстанов-лениездоровойиммуннойсистемыпациентамделалипересадкукостно-гомозга.ВнастоящеевремягруппаСаде-

лейнаизучаетвозможностинаправ-ленияТ-лимфоцитовнапоражениеопухолевыхклетокдругихраковыхзаболеваний.Втехслучаях,когдана

Дэвид Апонте

создан новый софт для поиска болезнетворных генов СNews.ru

Новый алгоритм поиска искал болезнетворные гены среди 5% генов с самым коротким расстоянием от гена TLR3 (в центре). В результате среди 601 гена удалось найти болезнетворные гены еще до того, как они были выявлены в ходе трудоемких экспериментов

1716

эВоЛюция идей В ГеронтоЛоГии1850-e 1880-e 1890-e 1900-e 1910-e 1920-e 1930-e 1940-e 1950-e 1960-e 1970-e 1980-e 1990-e 2000-e 2010-e

ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ТЕОРИИ

ИНТОКСИКАЦИОННЫЕ ТЕОРИИ

НЕЙРОГЕННЫЕ ТЕОРИИ

ЭНДОКРИННЫЕ ТЕОРИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ

ИММУННЫЕ ТЕОРИИ

КЛЕТОЧНЫЕ ТЕОРИИ

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ТЕОРИИ

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ

ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ

СИСТЕМНЫЕ ТЕОРИИ

Теория ЭволюцииDarwin,1859;Wallace,1959

Открытие митохондрийAltman,1886

Учение о высшей нервной деятельностиИ.П.Павлов,1897

Аутоинтоксикация продуктами жизнедеятельности микрофлоры толстого кишечникаИ.И.Мечников,1903

Карбонильная интоксикацияYin,Brunk,1995

Отравление клеток липофусциномStrehleretal.1959

Теория феноптозаВ.П.Скулачев,1999

Теория запрограммиро ванного старенияWeismann,1889

Теория антагонистической плейотропииWilliams,1957

Растрата «жизненного фермента»Butschli,1882

Закон Гомперца-Мейкхема 1825,1860

Стрессоустойчивость в основе долголетия Parsons,1995

Термодинамическая теория старенияGladyshev,1999

Теория накопления мутацийMedawar,1946

Снижение силы отбора с возрастомFisher,1929

Клеточная теория иммунитетаMechnikov,1882

Законы наследованияMendel,1865

Открытие индуцированного мутагенезаMuller,1927

Понятие гомеостаза Cannon,1932

Апоптоз как причина старения Уманский,1982

Протечка ядерных пор при старении клетки Kotwaliwale,Dernburg,2009

Теория отработанной сомы Kirkwood,1977

Теория общего адаптационного синдрома (стресса)Selye,1936

Неврозы ускоряют старениеИ.П.Павлов,1924

Израсходование «определенных веществ»Loeb,1903

Снижение уровня метилирования ДНК при старенииГ.Д.Бердышев,Б.Ф.Ванюшин,1967

Модификации гистонов при старенииPiña,Martínez,Suau,1988

Регуляторная роль микроРНК при старенииBoehm,Slack,2005

Создание линий мух-долгожителей путем селекции на позднюю плодовитостьRose,Charlesworth,1981

Мутации ряда генов продлевают жизньJohnsonetal.,1990;Kenyonetal.,1993

Гуморальная теория иммунитетаEhrlich,1897

Переоткрытие законов Менделя 1901

Введено понятие стволовой клетки Maximow,1909

Гематопоэтические стволовые клеткиTill ,McCulloch,1961

Открытие гематопоэтической стволовой ниши Schofield,1978

Эпифиз как солнечные часы старенияВ.Н.Анисимовидр.,1973

Дистресс способствует старениюSelye,1956

Омолаживающий эффект экстрактов половых железBrown–Sequard,1889

Половые гормоны Voronoff,1925

Элевационная теорияВ.М.Дильман,1968

Изменение баланса гормоновKorenchevsky,1961

Дегенерация щитовидной железы Lorand,1904

Открытие первого гормона (секретина)Bayliss&Starling,1902

Теория «интенсивности жизнедеятельности»Pearl,1928

Образование свободных радикалов in vivo McCord,Fridovich,1969

Теория митохондриального «порочного круга» Hutteretal.,2004

Растрата «запаса жизненной энергии»Rubner,1908

Свободнорадикальная теория Harman,1956

Митохондриальная теорияMiqueletal.,1980

Гомоплазия дефектных мтДНКKujothetal.,2007

Открытие АТФLohmann,1929

Система кровиА.А.Богданов,1924

АутоиммунитетCampbell,Work,1953

ИммуностарениеWalford,1969

Соединительная тканьА.А.Богомолец,1938

Ограниченная способность соматических клеток к делению Weismann,1889

Старение – терминальная дифференцировка клетокMinot,1908

Обеднение организма недифференцированными клеткамиИ.И.Шмальгаузен,1926

Теория маргинотомииОловников,1971

Реактивация теломеразы в культуре клеток Bodnaretal.,1998

Реактивация теломеразы в организме мышей, больных прогерией Jaskelioffetal.,2010

Одновременная активация теломеразы и онкосупрес-сорных генов в организме мышей Tomás-Lobaetal.,2008

Дефект ламины стенки ядра при синдроме Хатчинсона-Гилфорда DeSandre-Giovannolietal.,2003

Врожденный иммунитет и хроническое воспаление как причина старенияFranceschi,Ottaviani,1997

Мембранная гипотезаZs-Nagy,1978

Перекисное окисление липидовStrehleretal.1959

Нарушение дифференцировки клеток из-за изменения экспрессии генов Cutler,1982

Старение коллоидовRuzicka,1922

Снижение способности клетки к самообновлению белковНагорный,1935

Сшивки коллагена Verzar,1956

Поперечные сшивкиBjorksten,1968

Конечные продукты гликирования (AGEs)Cerami,1985

Рецепторы AGEs на поверхности клеток Neeperetal.,1992

Теория катастрофы ошибокOrgel,1963

Сверхэкспрессия отдельных генов продлевает жизнь Orr,Sohal,1992

Двойная спираль ДНКCrick,Watson,1956

Радиационное старение Russ,Scott,1939

Соматические мутацииSzillard,1959

Роль повреждений ДНК в старении Vilenchik,1970

Ген синдрома Вернера Nakuraetal.,1993

Понятие фракталаMandelbrot,1975

Сбои в процессе функционирования сложной системыА.А.Богданов,1927

Адаптивно-регуля торная, ГенорегуляторнаяВ.В.Фролькис,1965

Теория надежности в геронтологии Гаврилов,1978Кольтовер,1983

Сужение пространства гомеодинамикиRattan,1998

Фрактальная гипотеза старенияА.А.Москалев,2009

Открытие теломеразыGreider,Blackburn,1985

Клеточное старение (лимит Хейфлика)Hayflick,Moorhead,1961

Клеточное старение как антираковый механизм McCormick,Campisi,1991

Открытие старение-ассоциированного секреторного фенотипа Campisietal.,2005

Стволовые клетки в старенииLajtha,Schofield,1971

Старение стволовой ниши Ho,Punzel,2003Conboyetal.,2003

Сверхэкспрессия генов репарации ДНК продлевает жизнь Plyusninaetal.,2011

Роль в старении транспозиций мобильных элементов Murrey,1990

Автор – Алексей Москалев

1716

эВоЛюция идей В ГеронтоЛоГии1850-e 1880-e 1890-e 1900-e 1910-e 1920-e 1930-e 1940-e 1950-e 1960-e 1970-e 1980-e 1990-e 2000-e 2010-e

ЭВОЛЮЦИОННЫЕ ТЕОРИИ

ИНТОКСИКАЦИОННЫЕ ТЕОРИИ

НЕЙРОГЕННЫЕ ТЕОРИИ

ЭНДОКРИННЫЕ ТЕОРИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ

ИММУННЫЕ ТЕОРИИ

КЛЕТОЧНЫЕ ТЕОРИИ

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ТЕОРИИ

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ

ЭПИГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ

СИСТЕМНЫЕ ТЕОРИИ

Теория ЭволюцииDarwin,1859;Wallace,1959

Открытие митохондрийAltman,1886

Учение о высшей нервной деятельностиИ.П.Павлов,1897

Аутоинтоксикация продуктами жизнедеятельности микрофлоры толстого кишечникаИ.И.Мечников,1903

Карбонильная интоксикацияYin,Brunk,1995

Отравление клеток липофусциномStrehleretal.1959

Теория феноптозаВ.П.Скулачев,1999

Теория запрограммиро ванного старенияWeismann,1889

Теория антагонистической плейотропииWilliams,1957

Растрата «жизненного фермента»Butschli,1882

Закон Гомперца-Мейкхема 1825,1860

Стрессоустойчивость в основе долголетия Parsons,1995

Термодинамическая теория старенияGladyshev,1999

Теория накопления мутацийMedawar,1946

Снижение силы отбора с возрастомFisher,1929

Клеточная теория иммунитетаMechnikov,1882

Законы наследованияMendel,1865

Открытие индуцированного мутагенезаMuller,1927

Понятие гомеостаза Cannon,1932

Апоптоз как причина старения Уманский,1982

Протечка ядерных пор при старении клетки Kotwaliwale,Dernburg,2009

Теория отработанной сомы Kirkwood,1977

Теория общего адаптационного синдрома (стресса)Selye,1936

Неврозы ускоряют старениеИ.П.Павлов,1924

Израсходование «определенных веществ»Loeb,1903

Снижение уровня метилирования ДНК при старенииГ.Д.Бердышев,Б.Ф.Ванюшин,1967

Модификации гистонов при старенииPiña,Martínez,Suau,1988

Регуляторная роль микроРНК при старенииBoehm,Slack,2005

Создание линий мух-долгожителей путем селекции на позднюю плодовитостьRose,Charlesworth,1981

Мутации ряда генов продлевают жизньJohnsonetal.,1990;Kenyonetal.,1993

Гуморальная теория иммунитетаEhrlich,1897

Переоткрытие законов Менделя 1901

Введено понятие стволовой клетки Maximow,1909

Гематопоэтические стволовые клеткиTill ,McCulloch,1961

Открытие гематопоэтической стволовой ниши Schofield,1978

Эпифиз как солнечные часы старенияВ.Н.Анисимовидр.,1973

Дистресс способствует старениюSelye,1956

Омолаживающий эффект экстрактов половых железBrown–Sequard,1889

Половые гормоны Voronoff,1925

Элевационная теорияВ.М.Дильман,1968

Изменение баланса гормоновKorenchevsky,1961

Дегенерация щитовидной железы Lorand,1904

Открытие первого гормона (секретина)Bayliss&Starling,1902

Теория «интенсивности жизнедеятельности»Pearl,1928

Образование свободных радикалов in vivo McCord,Fridovich,1969

Теория митохондриального «порочного круга» Hutteretal.,2004

Растрата «запаса жизненной энергии»Rubner,1908

Свободнорадикальная теория Harman,1956

Митохондриальная теорияMiqueletal.,1980

Гомоплазия дефектных мтДНКKujothetal.,2007

Открытие АТФLohmann,1929

Система кровиА.А.Богданов,1924

АутоиммунитетCampbell,Work,1953

ИммуностарениеWalford,1969

Соединительная тканьА.А.Богомолец,1938

Ограниченная способность соматических клеток к делению Weismann,1889

Старение – терминальная дифференцировка клетокMinot,1908

Обеднение организма недифференцированными клеткамиИ.И.Шмальгаузен,1926

Теория маргинотомииОловников,1971

Реактивация теломеразы в культуре клеток Bodnaretal.,1998

Реактивация теломеразы в организме мышей, больных прогерией Jaskelioffetal.,2010

Одновременная активация теломеразы и онкосупрес-сорных генов в организме мышей Tomás-Lobaetal.,2008

Дефект ламины стенки ядра при синдроме Хатчинсона-Гилфорда DeSandre-Giovannolietal.,2003

Врожденный иммунитет и хроническое воспаление как причина старенияFranceschi,Ottaviani,1997

Мембранная гипотезаZs-Nagy,1978

Перекисное окисление липидовStrehleretal.1959

Нарушение дифференцировки клеток из-за изменения экспрессии генов Cutler,1982

Старение коллоидовRuzicka,1922

Снижение способности клетки к самообновлению белковНагорный,1935

Сшивки коллагена Verzar,1956

Поперечные сшивкиBjorksten,1968

Конечные продукты гликирования (AGEs)Cerami,1985

Рецепторы AGEs на поверхности клеток Neeperetal.,1992

Теория катастрофы ошибокOrgel,1963

Сверхэкспрессия отдельных генов продлевает жизнь Orr,Sohal,1992

Двойная спираль ДНКCrick,Watson,1956

Радиационное старение Russ,Scott,1939

Соматические мутацииSzillard,1959

Роль повреждений ДНК в старении Vilenchik,1970

Ген синдрома Вернера Nakuraetal.,1993

Понятие фракталаMandelbrot,1975

Сбои в процессе функционирования сложной системыА.А.Богданов,1927

Адаптивно-регуля торная, ГенорегуляторнаяВ.В.Фролькис,1965

Теория надежности в геронтологии Гаврилов,1978Кольтовер,1983

Сужение пространства гомеодинамикиRattan,1998

Фрактальная гипотеза старенияА.А.Москалев,2009

Открытие теломеразыGreider,Blackburn,1985

Клеточное старение (лимит Хейфлика)Hayflick,Moorhead,1961

Клеточное старение как антираковый механизм McCormick,Campisi,1991

Открытие старение-ассоциированного секреторного фенотипа Campisietal.,2005

Стволовые клетки в старенииLajtha,Schofield,1971

Старение стволовой ниши Ho,Punzel,2003Conboyetal.,2003

Сверхэкспрессия генов репарации ДНК продлевает жизнь Plyusninaetal.,2011

Роль в старении транспозиций мобильных элементов Murrey,1990

Автор – Алексей Москалев


2014

1918

ПреПараты дЛя ЗаМедЛения старения ПояВятся В БЛижайШие 10 Лет

ПрямАя речь ГенеТичеСКАя ДиАГноСТиКА

технологии секвенирования нового поколения

в диагностике и прогнозировании лечения рака

ПОСЛЕзавершениясеквенированиягеномачеловекаисследователииклиницистыощутилипотреб-

ностьвпрочтениивсебольшегоко-личестваиндивидуальныхгеномов,чтобынайтиответынафундамен-тальныеиклиническизначимыевопросы.Геномнаяинформация,какожидалось,дастключкпониманиюприродыболезнейипозволитсоздатьспецифическиедиагностическиеитерапевтическиестратегии,вчаст-ности,длялечениярака.Темсамымбудетреализованаидеятаргетнойиперсонализированноймедицины.Растущиепотребностидалитолчоктехнологическомуразвитию,ипо-мимотрадиционногометодасеквени-рованияпоСенгерусталипоявлятьсяновыевысокопроизводительныегеномныетехнологии.В2005годувозниклипервыеплатформыдляпараллельногоДНК-секвенирования,открывэрусеквенированияновогопоколения(next-generationsequencing,NGS).Этитехнологиирадикальноуве-личилискоростьполученияданныхонуклеотиднойпоследовательно-сти–досотенгигабаззаодинзапускприбора,втовремякакстоимостьсеквенированияснизиласьнане-сколькопорядков.

что такое nGSКтехнологиямсеквенирования

новогопоколенияотносятся:–секвенированиепутемсинтезас

обратимойтерминацией(Illumina),

–пиросеквенирование(Roche),

–секвенированиепутемлигирова-ния(SOLiD),

–полупроводниковоесеквенирова-ние(IonTorrent),

атакженедавнопоявившиесятехнологии:–секвенированияодноймолекулы

(HelicosGeneticAnalysisSystem),

–наносеквенирование(DNA-nanoboll)(CompleteGenomic).

Онивысокотехнологичны,тоестьпозволяютопределятьпоследова-тельностьнуклеотидовбыстрееидешевле.ВнастоящеевремянарынкелидируеткомпанияIllumina,котораязадва-тригодасобираетсядовестистоимостьсеквенирования

одногогеномас30хпокрытием(кратностьпрочтения)досуммыменьше$1000.Помимополногеном-ногосеквенирования,котороедлямногихклиническихлабораторийостаетсяслишкомзатратным,раз-виваетсятаргетноесеквенирова-ние–ограниченноеинтересующимиисследователейучасткамигенома,которыеможнопрочитатьсболеевысокимпокрытием.Наиболеечастоиспользуютсяметоды,основанныенаобогащенииобразцовпоследо-вательностямиисследуемыхгеновпутемПцР(PCR-basedenrichmentmethods).Другойвариант–методыобогащения,основанныенагибриди-зации(hybridization-basedenrichmentmethods)солигонуклеотиднымиДНК-чипамилибоврастворенамагнитныхчастицах-носителях.Пре-имуществометодовгибридизациизаключаетсяввозможностиохватабольшогоучасткагенома.

сложный геномный ландшафт опухолиОбстоятельство,осложняющее

диагностикуилечение,состоитв

HiSeq2000, Illumina

ричард миллЕр, Университет Мичигана (США):Когда вы говорите: “Я занимаюсь исследованиями старения”, большинство людей думают, что вы хотите понять, что происходит с организмом человека в старости. Конечно, я считаю очень полезным изучение пожилых людей. Но, на мой взгляд, необходимо проводить исследования молодежи и людей среднего возраста, чтобы попытаться выяснить, в чем же заключается старение. Что нарушается со временем в их организмах? Какие изменения в экспрессии генов, в гормональной системе превращают их в пожилых людей? Вот что я считаю исследованием старения в его наиболее фундаментальном и, вероятно, самом продуктивном смысле.

андрей сЕлуянов, Рочестерский унверситет (США):– Большой прорыв произошёл в последние 10 лет. До этого мы думали: «Один ген – один процесс». Теперь ищем регуляторы множества генов, каскадов реакций. Такой подход позволяет разрабатывать лекарства, которые будут напрямую активировать эти каскады.

вера горБунова, Рочестерский университет (США):

– Я думаю, в ближайшие лет 10 уже можно будет применять какие-то научно обоснованные препараты для замедления старения. Проблема в том, что на людях эксперимент займёт

очень много времени, чтобы точно доказать эффект. Но по результатам,

проверенным на лабораторных животных, такие препараты будут разработаны.

ян вайг, Медицинский колледж Альберта Эйнштейна (США):Мне кажется, что за последнее десятилетие больше внимания стало уделяться вмешательствам. Люди увидели, что на самом деле суще-ствует большое количество способов продлить жизнь и увеличить здоровый период жизни модельным животным – от червей до мы-шей и обезьян. Однако, во многом из-за нехватки финансирования, мы до сих пор не знаем всех причин старения. В данный момент всем интересно что-то изменить в «черном ящике» старения, и гораздо

меньше желающих пролить свет в этот «черный ящик».

нир Барзилай, директор института геронтологии при медицинском колледже Альберта Эйнштейна (США):– Для долгожителей роль среды и стиля жизни не имеет первостепенного значе-ния. Главную роль играют гены. Долго-жители обладают унаследованным набором ДНК, способным противосто-ять ущербу от нездорового образа жизни.

андрей гуДКов, научный директор Онкологического института имени Розвелла Парка в Буффало, США:– Наличие у рака «подготовительной стадии» создает по-трясающую возможность. Можно просто время от времени убивать предраковые клетки. Например, раз в несколько лет делать превентивную, очистительную терапию. Ведь мы уже в сущности знаем, какие первые шаги делает клетка, чтобы стать плохой, — вот такие клетки и уничтожать.


2014

1918

ПреПараты дЛя ЗаМедЛения старения ПояВятся В БЛижайШие 10 Лет

ПрямАя речь ГенеТичеСКАя ДиАГноСТиКА

технологии секвенирования нового поколения

в диагностике и прогнозировании лечения рака

ПОСЛЕзавершениясеквенированиягеномачеловекаисследователииклиницистыощутилипотреб-

ностьвпрочтениивсебольшегоко-личестваиндивидуальныхгеномов,чтобынайтиответынафундамен-тальныеиклиническизначимыевопросы.Геномнаяинформация,какожидалось,дастключкпониманиюприродыболезнейипозволитсоздатьспецифическиедиагностическиеитерапевтическиестратегии,вчаст-ности,длялечениярака.Темсамымбудетреализованаидеятаргетнойиперсонализированноймедицины.Растущиепотребностидалитолчоктехнологическомуразвитию,ипо-мимотрадиционногометодасеквени-рованияпоСенгерусталипоявлятьсяновыевысокопроизводительныегеномныетехнологии.В2005годувозниклипервыеплатформыдляпараллельногоДНК-секвенирования,открывэрусеквенированияновогопоколения(next-generationsequencing,NGS).Этитехнологиирадикальноуве-личилискоростьполученияданныхонуклеотиднойпоследовательно-сти–досотенгигабаззаодинзапускприбора,втовремякакстоимостьсеквенированияснизиласьнане-сколькопорядков.

что такое nGSКтехнологиямсеквенирования

новогопоколенияотносятся:–секвенированиепутемсинтезас

обратимойтерминацией(Illumina),

–пиросеквенирование(Roche),

–секвенированиепутемлигирова-ния(SOLiD),

–полупроводниковоесеквенирова-ние(IonTorrent),

атакженедавнопоявившиесятехнологии:–секвенированияодноймолекулы

(HelicosGeneticAnalysisSystem),

–наносеквенирование(DNA-nanoboll)(CompleteGenomic).

Онивысокотехнологичны,тоестьпозволяютопределятьпоследова-тельностьнуклеотидовбыстрееидешевле.ВнастоящеевремянарынкелидируеткомпанияIllumina,котораязадва-тригодасобираетсядовестистоимостьсеквенирования

одногогеномас30хпокрытием(кратностьпрочтения)досуммыменьше$1000.Помимополногеном-ногосеквенирования,котороедлямногихклиническихлабораторийостаетсяслишкомзатратным,раз-виваетсятаргетноесеквенирова-ние–ограниченноеинтересующимиисследователейучасткамигенома,которыеможнопрочитатьсболеевысокимпокрытием.Наиболеечастоиспользуютсяметоды,основанныенаобогащенииобразцовпоследо-вательностямиисследуемыхгеновпутемПцР(PCR-basedenrichmentmethods).Другойвариант–методыобогащения,основанныенагибриди-зации(hybridization-basedenrichmentmethods)солигонуклеотиднымиДНК-чипамилибоврастворенамагнитныхчастицах-носителях.Пре-имуществометодовгибридизациизаключаетсяввозможностиохватабольшогоучасткагенома.

сложный геномный ландшафт опухолиОбстоятельство,осложняющее

диагностикуилечение,состоитв

HiSeq2000, Illumina

ричард миллЕр, Университет Мичигана (США):Когда вы говорите: “Я занимаюсь исследованиями старения”, большинство людей думают, что вы хотите понять, что происходит с организмом человека в старости. Конечно, я считаю очень полезным изучение пожилых людей. Но, на мой взгляд, необходимо проводить исследования молодежи и людей среднего возраста, чтобы попытаться выяснить, в чем же заключается старение. Что нарушается со временем в их организмах? Какие изменения в экспрессии генов, в гормональной системе превращают их в пожилых людей? Вот что я считаю исследованием старения в его наиболее фундаментальном и, вероятно, самом продуктивном смысле.

андрей сЕлуянов, Рочестерский унверситет (США):– Большой прорыв произошёл в последние 10 лет. До этого мы думали: «Один ген – один процесс». Теперь ищем регуляторы множества генов, каскадов реакций. Такой подход позволяет разрабатывать лекарства, которые будут напрямую активировать эти каскады.

вера горБунова, Рочестерский университет (США):

– Я думаю, в ближайшие лет 10 уже можно будет применять какие-то научно обоснованные препараты для замедления старения. Проблема в том, что на людях эксперимент займёт

очень много времени, чтобы точно доказать эффект. Но по результатам,

проверенным на лабораторных животных, такие препараты будут разработаны.

ян вайг, Медицинский колледж Альберта Эйнштейна (США):Мне кажется, что за последнее десятилетие больше внимания стало уделяться вмешательствам. Люди увидели, что на самом деле суще-ствует большое количество способов продлить жизнь и увеличить здоровый период жизни модельным животным – от червей до мы-шей и обезьян. Однако, во многом из-за нехватки финансирования, мы до сих пор не знаем всех причин старения. В данный момент всем интересно что-то изменить в «черном ящике» старения, и гораздо

меньше желающих пролить свет в этот «черный ящик».

нир Барзилай, директор института геронтологии при медицинском колледже Альберта Эйнштейна (США):– Для долгожителей роль среды и стиля жизни не имеет первостепенного значе-ния. Главную роль играют гены. Долго-жители обладают унаследованным набором ДНК, способным противосто-ять ущербу от нездорового образа жизни.

андрей гуДКов, научный директор Онкологического института имени Розвелла Парка в Буффало, США:– Наличие у рака «подготовительной стадии» создает по-трясающую возможность. Можно просто время от времени убивать предраковые клетки. Например, раз в несколько лет делать превентивную, очистительную терапию. Ведь мы уже в сущности знаем, какие первые шаги делает клетка, чтобы стать плохой, — вот такие клетки и уничтожать.


2014

2120 ГенеТичеСКАя ДиАГноСТиКА

Гены Тип аберрации Тип опухоли Мишень Эффект Метод секвенирования Тип образца

EBF1-PDGFRB, BCR-JAK2, NUP214-ABL1

слияние любая киназный сигнальный путь активация полногеномное острая лимфобластическая лейкемия

IL7R, SH2B3 мутация любая цитокиновый сигнальный путь

активация полногеномное острая лимфобластическая лейкемия

TP53 мутация клет. карцинома регуляция клет.цикла инактивация полногеномное перифер.кровь

VTI1A-TCF7L2 слияние прямая кишка транскрипц. факторы активация полногеномное колоректальные аденокарциномы

ARID1A, ARID1B, ARID2, MLL, MLL3

мутация печень регуляция хроматина инактивация полногеномное гепатоклеточные карциномы

PREX2 мутация меланома Rac exchange factor инактивация полногеномное меланомыATRX мутация нейробластома надстройка теломер инактивация полногеномное нейробластомыBRIP1 мутация яичники репарация ДНК инактивация полногеномное перифер. кровьDNMT3A мутация AML метилирование ДНК инактивация экзом острые моноцитические

лейкемииCBFB мутация молочная железа транскрипц. факторы инактивация экзом опухоли молочной железыMAGI3-AKT3 слияние молочная железа клет. сигнальный путь активация экзом опухоли молочной железыN0TCH1 мутация клет. карцинома клет. сигнальный путь инактивация экзом клет. карциномы головы и шеиSF3B1 мутация CML сплайсинг мРНК инактивация экзом хронич. лимфоцитические

лейкемииMXRA5 мутация легкое ремоделирование матрикса активация экзом немелкоклеточные

карциномы легкогоCSMD3 мутация легкое неизвестно инактивация экзом немелкоклеточные

карциномы легкогоRAC1 мутация меланома клет. сигнальный путь активация экзом меланомыGRIN2A мутация меланома глутаматные рецепторы неизвестно экзом меланомыSPOP, FOXA1, MED 12 мутация простата регуляция транскрипции неизвестно экзом опухоли простатыFAT4 мутация желудок клеточная адгезия инактивация экзом аденокарциномы желудкаARID1A мутация желудок ремоделирование хроматина инактивация экзом аденокарциномы желудка

ониявляютсяпричинойпатологии.Гипотеза,связывающаяобычныева-риациисобычнымиболезнями,ока-заласьнесостоятельной.МетодыNGSдаливозможностьизучитьредкиевариации(счастотойвстречаемости<5%),связанныеспредрасположенно-стьюкболезням,втомчисле,краку.Дляпоискаредкихвариацийнеобхо-димополногеномноесеквенированиеотносительнобольшойвыборкилюдей.Этойцелидолжныпослужитьрезультатыпроекта«1000геномов»,вкоторомбудетсоставленкаталоггене-тическихвариантовсчастотой<1%впопуляции.БолееамбициозныйпроектUK10Kставитсвоейцельюсек-венировать10тысячгеномовиздвуххорошофенотипическиописанныхпопуляцийвВеликобритании,чтобыописатьредкиевариации,ассоцииро-ванныеснесколькимиболезнями.NGSтехнологииужепомогливы-

явитьнекоторыемутации,которыеспособствуютопухолевойтрансфор-мации(см.таблицуниже).(Jiekun Xuan, Ying Yu a, Tao Qing a at all, 2013)Гены,входящиевдиагностические

панели,выявляемыеметодамиNGS,представляютсобойпотенциальныемишенидлятаргетныхпрепаратовилипотенциальныемаркерыустой-чивостикним.Большаячастьэтихлекарствсозданадлялечениячастодиагностируемыхраков,такихкак

ракмолочнойжелезыилипрямойкишки.ДляменееизученныхформопухолейметодыNGSмогутвы-явитьнеизвестныеранееключевыемутации,чтоможетстатьосновойдляразработкиновыхбиомаркеров.Хотясегоднясуществуютбазаданныхгенетическихвариантов,напри-мерCatalogueofSomaticMutationsinCancer(COSMIC),собранныйИнсти-тутомСенгера(WellcomeTrustSangerInstitute),коллекция“золотогостан-

дарта”прогностическихиндикаторовпоканесоздана,илишьнебольшаячастьбиомаркеровиспытанаикли-ническипроверена(менее100изне-сколькихтысяч).Большуюпроблемупредставляетинтерпретацияданныхсеквенирования.Некоторыекомпа-нииспециализируютсянабиоинфор-матическихисистемно-биологиче-скихподходахкэтойпроблеме,втомчисле,разрабатываюткомпью-терныемодели,воспроизводящие

Гистограмма, показывающая диапазон мутации для гена CDKN2A (из базы COSMIC)

ГенеТичеСКАя ДиАГноСТиКА

том,чтозлокаче-ственнаяопухольгенетическинеоднородна.

Традиционноопухольрассматрива-ликакмассутрансформированныхклеток,которыенесутсходныегене-тическиеотличия,и,хотяменяютсяпомерепрогрессиизаболеванияивответналечение,номеняютсяводномнаправлении.ИспользованиеметодовNGSпоказало,чтовсегораздосложнее–опухольпредставляетсобойсовокупностьклеточныхпо-пуляцийсразличнымипрофилямигенетическихнарушений.Гетероген-ностьможносчитатьотличительнойчертойзлокачественныхновообра-зований,иименноонаможетстатьпричинойнеточногодиагнозаитера-певтическойустойчивостиопухоли.КомандаЧарльза свантона

(CharlesSwanton)изИнститутаисследованийракаУниверситетаЛондона(CancerResearchUKLondonResearchInstitute)провелаполно-геномноеисследованиеклетокизбиопсийпервичныхопухолейиихметастазов,полученныхотчетырехпациентовспочечно-клеточнойкарциномой.Убедившисьвгеномномразнообразиираковыхклеток,уче-ныенашлиподтверждениемодели«ветвящейсяэволюции»(branchedevolution)клеточныхпопуляций.Всо-ответствиисэтоймоделью,опухольинициированаклетками,несущимипервичнуюмутацию,которыечерезкакое-товремядаютначалоцело-мубукетуклональныхклеточныхпопуляций.Этипопуляциинесутпервичнуюмутацию,но,посколькувклеткахломаетсясистемазащитыДНК,внихбыстронакапливаютидругиемутации.«Опухолевыеклеткигетерогеннынавсехуровнях,–гово-ритСвантон.–ОтчислакопийДНКимутацийдоизмененияуровнейэкспрессиигеновифункциональныхнарушений.Гетерогенностьраковыхклеток,по-видимому,перевешиваетихобщность».Егогруппаобнару-

жила,чтоанализбиомаркеровдажевдвухобразцаходнойитойжеопухолиможетдатьпротиворечивыепрогностическиерезультаты.Этоставитподсомнението,насколькоточногеномныйанализматериала,полученногоприбиопсииизодногоилидаженесколькихместопухоли,позволитправильноопределитьстра-тегиюлечения.Ещебольшеосложня-етситуациюсвойствораковыхклетокизменятьсявответнатерапию–так,метастазы,появившиесяпослехимиотерапии,могутбытьгенетиче-скинеоченьпохожинапервичнуюопухоль,изкоторойонивозникли.Но,дажевыявивэторазнообразие,оченьтрудноотличитьмутации-драйверы,определяющиеразвитиеопухолевогопроцессаот«случайныхпассажиров»,повыражениюСванто-на.Онжеговоритотом,чтопривсейгетерогенностивраковыхклеткахнаблюдаютсяипризнакиконвергент-нойэволюции,когдаветвисразнымимутациямимогутприобретатьодниитемженарушения,например,инактивациюгенаPTEN(генфос-фатазы,считающейсяопухолевымсупрессором).Свантонсчитает,что

этосвидетельствуетосильномотбо-ре,способствующемвозникновениютакихмутаций.Болееполнуюинформациюогете-

рогенностиопухолидаюттехнологиисеквенированияединичныхклеток,которыепозволяютвыявлятьираз-нообразиеихгеномныхнарушений,иизменениятранскриптомов.Однакодляиспользованиявклиническойпрактикеэтитехнологиипокаслишкомдороги,и,чтоещеболееважно–результатыэтихисследова-нийтрудноинтерпретировать.Какбытонибыло,методыNGSоказалисьоченьполезныдляисследованияклональнойструктурыигенетиче-скойэволюцииопухоли.Апосколькугетерогенностьзначительноослож-няетпоискбиомаркеровипрогнози-рованиечувствительностиопухоликтерапии,внедрениеэтихзнанийвклиническуюпрактикусвязаносбольшимиожиданиямипоповыше-ниюточностипостановкидиагноза,подборатаргетнойиперсонализиро-ваннойтерапии.

Мутации, ассоциированные с ракомЗапоследниегодывходеисследо-

ванийполногеномныхассоциаций(GWAS)выявленысотнигенетиче-скихвариаций,ассоциированныхсболезнями.Вбольшинствеслучаевэтооднонуклеотидныйполимор-физм(SNP),выражающийсявзаменеодногонуклеотиданадругой.НоGWASимеютделотолькособычнымивариациями(частотавстречаемо-стикоторыхвпопуляции>5%).Насегодняболее7000сильныхSNP-ассоциаций(p<1.0х105)включеновкаталогCatalogofPublishedGenome-WideAssociationStudies,собранныйвНациональноминститутеисследова-нийгеномачеловека(NationalHumanGenomeResearchInstitute).ОднакобольшинствоэтихSNPоказываетне-значительныйэффектиоченьредко

Чарльз Свантон

Модель «ветвящейся эволюции»


2014


Гены Тип аберрации Тип опухоли Мишень Эффект Метод секвенирования Тип образца

EBF1-PDGFRB, BCR-JAK2, NUP214-ABL1

слияние любая киназный сигнальный путь активация полногеномное острая лимфобластическая лейкемия

IL7R, SH2B3 мутация любая цитокиновый сигнальный путь

активация полногеномное острая лимфобластическая лейкемия

TP53 мутация клет. карцинома регуляция клет.цикла инактивация полногеномное перифер.кровь

VTI1A-TCF7L2 слияние прямая кишка транскрипц. факторы активация полногеномное колоректальные аденокарциномы

ARID1A, ARID1B, ARID2, MLL, MLL3

мутация печень регуляция хроматина инактивация полногеномное гепатоклеточные карциномы

PREX2 мутация меланома Rac exchange factor инактивация полногеномное меланомыATRX мутация нейробластома надстройка теломер инактивация полногеномное нейробластомыBRIP1 мутация яичники репарация ДНК инактивация полногеномное перифер. кровьDNMT3A мутация AML метилирование ДНК инактивация экзом острые моноцитические

лейкемииCBFB мутация молочная железа транскрипц. факторы инактивация экзом опухоли молочной железыMAGI3-AKT3 слияние молочная железа клет. сигнальный путь активация экзом опухоли молочной железыN0TCH1 мутация клет. карцинома клет. сигнальный путь инактивация экзом клет. карциномы головы и шеиSF3B1 мутация CML сплайсинг мРНК инактивация экзом хронич. лимфоцитические

лейкемииMXRA5 мутация легкое ремоделирование матрикса активация экзом немелкоклеточные

карциномы легкогоCSMD3 мутация легкое неизвестно инактивация экзом немелкоклеточные

карциномы легкогоRAC1 мутация меланома клет. сигнальный путь активация экзом меланомыGRIN2A мутация меланома глутаматные рецепторы неизвестно экзом меланомыSPOP, FOXA1, MED 12 мутация простата регуляция транскрипции неизвестно экзом опухоли простатыFAT4 мутация желудок клеточная адгезия инактивация экзом аденокарциномы желудкаARID1A мутация желудок ремоделирование хроматина инактивация экзом аденокарциномы желудка

ониявляютсяпричинойпатологии.Гипотеза,связывающаяобычныева-риациисобычнымиболезнями,ока-заласьнесостоятельной.МетодыNGSдаливозможностьизучитьредкиевариации(счастотойвстречаемости<5%),связанныеспредрасположенно-стьюкболезням,втомчисле,краку.Дляпоискаредкихвариацийнеобхо-димополногеномноесеквенированиеотносительнобольшойвыборкилюдей.Этойцелидолжныпослужитьрезультатыпроекта«1000геномов»,вкоторомбудетсоставленкаталоггене-тическихвариантовсчастотой<1%впопуляции.БолееамбициозныйпроектUK10Kставитсвоейцельюсек-венировать10тысячгеномовиздвуххорошофенотипическиописанныхпопуляцийвВеликобритании,чтобыописатьредкиевариации,ассоцииро-ванныеснесколькимиболезнями.NGSтехнологииужепомогливы-

явитьнекоторыемутации,которыеспособствуютопухолевойтрансфор-мации(см.таблицуниже).(Jiekun Xuan, Ying Yu a, Tao Qing a at all, 2013)Гены,входящиевдиагностические

панели,выявляемыеметодамиNGS,представляютсобойпотенциальныемишенидлятаргетныхпрепаратовилипотенциальныемаркерыустой-чивостикним.Большаячастьэтихлекарствсозданадлялечениячастодиагностируемыхраков,такихкак

ракмолочнойжелезыилипрямойкишки.ДляменееизученныхформопухолейметодыNGSмогутвы-явитьнеизвестныеранееключевыемутации,чтоможетстатьосновойдляразработкиновыхбиомаркеров.Хотясегоднясуществуютбазаданныхгенетическихвариантов,напри-мерCatalogueofSomaticMutationsinCancer(COSMIC),собранныйИнсти-тутомСенгера(WellcomeTrustSangerInstitute),коллекция“золотогостан-

дарта”прогностическихиндикаторовпоканесоздана,илишьнебольшаячастьбиомаркеровиспытанаикли-ническипроверена(менее100изне-сколькихтысяч).Большуюпроблемупредставляетинтерпретацияданныхсеквенирования.Некоторыекомпа-нииспециализируютсянабиоинфор-матическихисистемно-биологиче-скихподходахкэтойпроблеме,втомчисле,разрабатываюткомпью-терныемодели,воспроизводящие

Гистограмма, показывающая диапазон мутации для гена CDKN2A (из базы COSMIC)


том,чтозлокаче-ственнаяопухольгенетическинеоднородна.

Традиционноопухольрассматрива-ликакмассутрансформированныхклеток,которыенесутсходныегене-тическиеотличия,и,хотяменяютсяпомерепрогрессиизаболеванияивответналечение,номеняютсяводномнаправлении.ИспользованиеметодовNGSпоказало,чтовсегораздосложнее–опухольпредставляетсобойсовокупностьклеточныхпо-пуляцийсразличнымипрофилямигенетическихнарушений.Гетероген-ностьможносчитатьотличительнойчертойзлокачественныхновообра-зований,иименноонаможетстатьпричинойнеточногодиагнозаитера-певтическойустойчивостиопухоли.КомандаЧарльза свантона

(CharlesSwanton)изИнститутаисследованийракаУниверситетаЛондона(CancerResearchUKLondonResearchInstitute)провелаполно-геномноеисследованиеклетокизбиопсийпервичныхопухолейиихметастазов,полученныхотчетырехпациентовспочечно-клеточнойкарциномой.Убедившисьвгеномномразнообразиираковыхклеток,уче-ныенашлиподтверждениемодели«ветвящейсяэволюции»(branchedevolution)клеточныхпопуляций.Всо-ответствиисэтоймоделью,опухольинициированаклетками,несущимипервичнуюмутацию,которыечерезкакое-товремядаютначалоцело-мубукетуклональныхклеточныхпопуляций.Этипопуляциинесутпервичнуюмутацию,но,посколькувклеткахломаетсясистемазащитыДНК,внихбыстронакапливаютидругиемутации.«Опухолевыеклеткигетерогеннынавсехуровнях,–гово-ритСвантон.–ОтчислакопийДНКимутацийдоизмененияуровнейэкспрессиигеновифункциональныхнарушений.Гетерогенностьраковыхклеток,по-видимому,перевешиваетихобщность».Егогруппаобнару-

жила,чтоанализбиомаркеровдажевдвухобразцаходнойитойжеопухолиможетдатьпротиворечивыепрогностическиерезультаты.Этоставитподсомнението,насколькоточногеномныйанализматериала,полученногоприбиопсииизодногоилидаженесколькихместопухоли,позволитправильноопределитьстра-тегиюлечения.Ещебольшеосложня-етситуациюсвойствораковыхклетокизменятьсявответнатерапию–так,метастазы,появившиесяпослехимиотерапии,могутбытьгенетиче-скинеоченьпохожинапервичнуюопухоль,изкоторойонивозникли.Но,дажевыявивэторазнообразие,оченьтрудноотличитьмутации-драйверы,определяющиеразвитиеопухолевогопроцессаот«случайныхпассажиров»,повыражениюСванто-на.Онжеговоритотом,чтопривсейгетерогенностивраковыхклеткахнаблюдаютсяипризнакиконвергент-нойэволюции,когдаветвисразнымимутациямимогутприобретатьодниитемженарушения,например,инактивациюгенаPTEN(генфос-фатазы,считающейсяопухолевымсупрессором).Свантонсчитает,что

этосвидетельствуетосильномотбо-ре,способствующемвозникновениютакихмутаций.Болееполнуюинформациюогете-

рогенностиопухолидаюттехнологиисеквенированияединичныхклеток,которыепозволяютвыявлятьираз-нообразиеихгеномныхнарушений,иизменениятранскриптомов.Однакодляиспользованиявклиническойпрактикеэтитехнологиипокаслишкомдороги,и,чтоещеболееважно–результатыэтихисследова-нийтрудноинтерпретировать.Какбытонибыло,методыNGSоказалисьоченьполезныдляисследованияклональнойструктурыигенетиче-скойэволюцииопухоли.Апосколькугетерогенностьзначительноослож-няетпоискбиомаркеровипрогнози-рованиечувствительностиопухоликтерапии,внедрениеэтихзнанийвклиническуюпрактикусвязаносбольшимиожиданиямипоповыше-ниюточностипостановкидиагноза,подборатаргетнойиперсонализиро-ваннойтерапии.

Мутации, ассоциированные с ракомЗапоследниегодывходеисследо-

ванийполногеномныхассоциаций(GWAS)выявленысотнигенетиче-скихвариаций,ассоциированныхсболезнями.Вбольшинствеслучаевэтооднонуклеотидныйполимор-физм(SNP),выражающийсявзаменеодногонуклеотиданадругой.НоGWASимеютделотолькособычнымивариациями(частотавстречаемо-стикоторыхвпопуляции>5%).Насегодняболее7000сильныхSNP-ассоциаций(p<1.0х105)включеновкаталогCatalogofPublishedGenome-WideAssociationStudies,собранныйвНациональноминститутеисследова-нийгеномачеловека(NationalHumanGenomeResearchInstitute).ОднакобольшинствоэтихSNPоказываетне-значительныйэффектиоченьредко

Чарльз Свантон

Модель «ветвящейся эволюции»


методами,будетинформативендлядиагностики,прогнозаопухолевогопроцессаиответанатерапию.

что уже делаетсяСегоднясуществуетнесколько

пилотныхпроектов,развивающихприменениеметодовсеквенирова-нияновогопоколениявклинике.Так,ученыеизTranslationalGenomicsResearchInstitute(Phoenix,Arizona),впартнерствесUSOncologyResearch(Woodlands,Texas)иLifeTechnologies(Carlsbad,California)используютполногеномноесеквенирование,что-бысоздатьнаправленнуюстратегиюлечениядля14пациентокстрой-нымнегативнымракоммолочнойжелезы.ВМичиганскомуниверситете(UniversityofMichigan,AnnArbor)ис-следователи,работающиепопрограм-ме‘MI-ONCOSEQ’(MichiganOncologySequencingProject),объединилирезультатыгеномногоитранскрип-томногосеквенированияопухолейупациентовспозднимистадиямиракаинашлимутации,которыепомогутразработатьдлянихоптимальноемедикаментозноелечение.КомандаFoundationMedicine

(Cambridge,Massachusetts)провериласвоюпанельиз182генетическихлокусов,ассоциированныхсраком,наприблизительно400пациентахипредставилапервичныеданныенасимпозиумеAmericanSocietyforClinicalOncology(ASCO).«Более70%исследованныхнамислучаевсвязанысклиническикорректируемымина-рушениями»,–сказалМайкл Пел-лини(MichaelPellini),руководительисследования.КомандаспециалистоввGenomics

andPathologyServices(UniversityofWashington,St.Louis)выполнилатаргетноесеквенирование27отобран-ныхгеновусотенраковыхпациентов.«Мыоченьосторожны,потомучтодолжныбытьабсолютноуверены,чтоимеемдоказательнуюсистему,кото-руюможноиспользоватьвклинике»,–говоритруководительисследования.КомпанияAsuragen(Austin,Texas)недавновыпустиланарынокпанельSuraSeq–трипродукта,которые

делаютвозможнымтаргетноесекве-нированиеот5до52опухоль-ассо-циированныхгенов.Пословам Гэри лэтмана(GaryLatham),директораподиагностическимисследованиямиразвитиютехнологий,этотрешениеоснованонаклиническихреалиях–ограниченномколичествеисходногоматериала:«Обычнобывает,чтоесли

выпросите50нанограммовДНК,тополучаете10,аеслипросите10,тополучаете2».КомпанияIonTorrentпришлактакомужерешению,раз-виваяAmpliSeq–панельдлясекве-нированиямутацийв46различныхопухоль-ассоциированныхгенахвсегоиз10нанограммовДНК.Другиекомпанииделаютставкуна

полногеномноесеквенирование,на-пример,CompleteGenomics(MountainView,California).Джилл Хэйгенкорд (JillHagenkord),медицинскийдирек-торкомпании,замечает,чтополно-геномноесеквенированиеоткрываетвозможностьидентифицироватьтипыструктурныхперестроек,кото-рыевизобилиивстречаютсявгено-махопухолевыхклеток,сразрешени-ем,невозможнымпритрадиционныхметодахисследованиякариотипа.Онсчитает,чтополногеномноесеквени-рованиегораздоинформативнее,чемтаргетное.Многиеспециалистыобратилиськ

анализутранскриптома.Например,компанияGenomicHealth(RedwoodCity,California)продвигаетнарынокпродуктылинииOncotypeDX,ис-пользующиеПцРсобратнойтранс-

крипцией(RT-PCR),чтобыпроследитьизменениепрофиляэкспрессииклю-чевыхгенов,связанныхспрогрессиейирецидивамиракамолочнойжелезыипрямойкишки.Специалисты,рабо-тающиепопрограммеMI-ONCOSEQ,сделалитрансриптомикуключевымкомпонентомсвоихисследований.«Вбиологииопухолианализтранскрип-томаоченьинформативен»,–говоритдиректорпрограммы Ханс лерах (HansLehrach).Онподчеркивает,чтоосновнаязадачаопухоли–устранитьограничениероста,идобитьсяэтогоонаможетлюбымспособом–деле-циейучасткахромосомы,приобре-тениемточечноймутациивэкзонеилианомальнымметилированиемпромотора.Грандиозныйпроектвнастоящее

времяпланируетсявНорвегии,егоорганизаторNorwegianCancerGenomicsConsortium,участвуютвнемисследовательскиегруппывклини-ках,биотехнологическиеифармако-логическиекомпании.цельпроек-та–секвенированиеопухолевыхи

нормальныхтканейкаждогоонко-логическогопациентавстране.Этоперваянациональнаяинициативатакогорода,онаполучилаподдержкунорвежскогоправительства.«Мына-чалистого,чтопланируемсеквени-роватьэкзомыобразцовопухолейикровидвухтысячпациентов,охвативприэтомвосемьтиповрака»,–сказалола Майклбост (OlaMyklebost),лидерпроекта(OsloUniversityHospital).

ЕщеболееамбициозенIT-FutureofMedicine(ITFOM)–обширныймежду-народныйпроект,входящийвпро-граммуЕвропейскогоСоюзаFutureandEmergingTechnologies(FET).Онставитцельюобъединениеразныхисточниковданных–геномики,метагеномики,эпигеномики,транс-криптомики,протеомикииметаболо-мики,длясозданияобщихпредсказа-тельныхмоделей,пригодныхдлявсехонкологическихпациентоввЕвропе.

Материал предоставлен компанией «Персональная биомедицина»

Майкл Пеллини Джилл Хэйгенкорд

Ханс Лерах Ола Майклбост


сигнальныеитранскрипционныепутиворганизмечеловека.

анализ рнКМетодысеквенированиянового

поколенияпозволяютисследоватьнетолькоДНК,ноиРНКзлокачествен-ныхопухолей.СовокупностьРНК,которыевнастоящиймоментсин-тезируютсясДНК,–транскриптом,представляетсобоймоментальныйснимокспектровэкспрессиигеновирегуляторныхэлементоввклетке,тканиилиорганизмеприопреде-ленномфизиологическомсостоянии.ТранскриптомвключаетматричныеРНК(mRNA),атакжемикроРНК(miRNA)идругиенекодирующиеРНК.Разнообразиетранскриптов

(РНК,синтезируемыхсодногогена)увеличиваетсязасчетальтернатив-ногосплайсинга,слияниягенов,иредактированияРНК.Образованиеслитныхгеновсчитаетсяоднимизобщихсвойствзлокачественнойтрансформации.Наиболеечастотакиеперестройкивыявляютсяпригематологическихновообразованияхисаркомахкостейимягкихтканей,режевэпителиальныхкарциномах.Обнаружитьслияниягеноввобыч-нойсолиднойопухолицитогенети-ческимиметодамисложно.АнализРНКметодамиRNA-Seqзначительнооблегчаетзадачупоискановыхслитныхгеноввразличныхопухо-лях,втомчислеприракепростаты,ракемолочнойжелезы,лимфоме,саркоме,меланоме.Специалистысчитают,чтопоявлениеслитныхге-новсвязаносмеханизмамиканцеро-генезавнекоторыхорганахитканях,инаосновеэтогоможноразработатьспецифическиемаркеры.Напри-мер,вВ-клеточныхлимфомахбылообнаруженонескольковариантовслитныхгеновсучастиемтранс-активатораMHCIIклассаCIITA.Мож-нопредположить,чтоперестройкаCIITA–этоновыйонкогенныймеханизмвлимфоидныхопухолях.Определентакженовыйподтипкост-

нойсаркомы,вызваннойслияниемгеновBCOR-CCNB3.Другиевариан-тыслияниягеновпредставленывразличныхтипахрака.Например,слияние,включающеегеныRAFсиг-нальногопути,выявленоприракепростаты,ракежелудкаимеланоме,чтоуказываетнатерапевтическуюмишеньдлявсехтрехтиповрака.НекодирующиеРНКучаствуютв

различныхбиологическихпроцессах,включаяпролиферацию,дифферен-цировкуиапоптоз.Показано,чтонарушенияихэкспрессиисопрово-ждаютпатогенезмногихболезнейчеловека,втомчислерака.КнимотносятсядлинныенекодирующиеРНК(lncRNA),состоящиеболеечемиз200нуклеотидов,которыезадей-ствованывэпигенетическихмодифи-кациях,регуляциитранскрипцииипост-транскрипционномпроцессингемРНК.УчастиеввозникновенииракадоказанодлядесятковlncRNA,ноихфункциональныйкаталогещедалекотзавершения.Последнееис-следованиевыявилоучастиеновойlncRNA–PCAT-1вразвитииракапростаты.Другойвиднекодирующих

РНК–микроРНК(miRNA),состоящиеиз~22нуклеотидов.Этоважнейшийрегуляторныйэлементэкспрессиигенов,своевлияниеониоказывают,соединяясьскомплементарнымипоследовательностямивтаргетныхобластях.МикроРНКмогутрабо-татькаконкогеныилисупрессорыопухоли,нарушениеихэкспрессиибылоописанопримногихформахзлокачественныхновообразований.Специалистысчитают,чтопрофильмикроРНК,которыйвыявляетсяметодамиNGS,можетбытьиндикато-ромтипаопухолиистепенизлокаче-ственностиопухолевогопроцесса.Вы-явлениемикроРНКвбиологическихжидкостяхоткрываетвозможностьдляразработкиметодовнеинвазив-нойдиагностикиипрогнозатерапиизлокачественныхопухолей.Наконец,эпигенетическиемоди-

фикацииДНК(химическиеизмене-ния,незатрагивающиепоследова-тельностинуклеотидов)вовлеченывомногиепроцессы,происходящиевопухолях.Исследователисчитают,чтомониторингстатусаметили-рованияДНК,проведенныйNGS

Панель SuraSeq компании Asuragen (Austin, Texas) – таргетное секвенирование от 5 до 52 опухоль-ассоциированных генов.


2014


методами,будетинформативендлядиагностики,прогнозаопухолевогопроцессаиответанатерапию.

что уже делаетсяСегоднясуществуетнесколько

пилотныхпроектов,развивающихприменениеметодовсеквенирова-нияновогопоколениявклинике.Так,ученыеизTranslationalGenomicsResearchInstitute(Phoenix,Arizona),впартнерствесUSOncologyResearch(Woodlands,Texas)иLifeTechnologies(Carlsbad,California)используютполногеномноесеквенирование,что-бысоздатьнаправленнуюстратегиюлечениядля14пациентокстрой-нымнегативнымракоммолочнойжелезы.ВМичиганскомуниверситете(UniversityofMichigan,AnnArbor)ис-следователи,работающиепопрограм-ме‘MI-ONCOSEQ’(MichiganOncologySequencingProject),объединилирезультатыгеномногоитранскрип-томногосеквенированияопухолейупациентовспозднимистадиямиракаинашлимутации,которыепомогутразработатьдлянихоптимальноемедикаментозноелечение.КомандаFoundationMedicine

(Cambridge,Massachusetts)провериласвоюпанельиз182генетическихлокусов,ассоциированныхсраком,наприблизительно400пациентахипредставилапервичныеданныенасимпозиумеAmericanSocietyforClinicalOncology(ASCO).«Более70%исследованныхнамислучаевсвязанысклиническикорректируемымина-рушениями»,–сказалМайкл Пел-лини(MichaelPellini),руководительисследования.КомандаспециалистоввGenomics

andPathologyServices(UniversityofWashington,St.Louis)выполнилатаргетноесеквенирование27отобран-ныхгеновусотенраковыхпациентов.«Мыоченьосторожны,потомучтодолжныбытьабсолютноуверены,чтоимеемдоказательнуюсистему,кото-руюможноиспользоватьвклинике»,–говоритруководительисследования.КомпанияAsuragen(Austin,Texas)недавновыпустиланарынокпанельSuraSeq–трипродукта,которые

делаютвозможнымтаргетноесекве-нированиеот5до52опухоль-ассо-циированныхгенов.Пословам Гэри лэтмана(GaryLatham),директораподиагностическимисследованиямиразвитиютехнологий,этотрешениеоснованонаклиническихреалиях–ограниченномколичествеисходногоматериала:«Обычнобывает,чтоесли

выпросите50нанограммовДНК,тополучаете10,аеслипросите10,тополучаете2».КомпанияIonTorrentпришлактакомужерешению,раз-виваяAmpliSeq–панельдлясекве-нированиямутацийв46различныхопухоль-ассоциированныхгенахвсегоиз10нанограммовДНК.Другиекомпанииделаютставкуна

полногеномноесеквенирование,на-пример,CompleteGenomics(MountainView,California).Джилл Хэйгенкорд (JillHagenkord),медицинскийдирек-торкомпании,замечает,чтополно-геномноесеквенированиеоткрываетвозможностьидентифицироватьтипыструктурныхперестроек,кото-рыевизобилиивстречаютсявгено-махопухолевыхклеток,сразрешени-ем,невозможнымпритрадиционныхметодахисследованиякариотипа.Онсчитает,чтополногеномноесеквени-рованиегораздоинформативнее,чемтаргетное.Многиеспециалистыобратилиськ

анализутранскриптома.Например,компанияGenomicHealth(RedwoodCity,California)продвигаетнарынокпродуктылинииOncotypeDX,ис-пользующиеПцРсобратнойтранс-

крипцией(RT-PCR),чтобыпроследитьизменениепрофиляэкспрессииклю-чевыхгенов,связанныхспрогрессиейирецидивамиракамолочнойжелезыипрямойкишки.Специалисты,рабо-тающиепопрограммеMI-ONCOSEQ,сделалитрансриптомикуключевымкомпонентомсвоихисследований.«Вбиологииопухолианализтранскрип-томаоченьинформативен»,–говоритдиректорпрограммы Ханс лерах (HansLehrach).Онподчеркивает,чтоосновнаязадачаопухоли–устранитьограничениероста,идобитьсяэтогоонаможетлюбымспособом–деле-циейучасткахромосомы,приобре-тениемточечноймутациивэкзонеилианомальнымметилированиемпромотора.Грандиозныйпроектвнастоящее

времяпланируетсявНорвегии,егоорганизаторNorwegianCancerGenomicsConsortium,участвуютвнемисследовательскиегруппывклини-ках,биотехнологическиеифармако-логическиекомпании.цельпроек-та–секвенированиеопухолевыхи

нормальныхтканейкаждогоонко-логическогопациентавстране.Этоперваянациональнаяинициативатакогорода,онаполучилаподдержкунорвежскогоправительства.«Мына-чалистого,чтопланируемсеквени-роватьэкзомыобразцовопухолейикровидвухтысячпациентов,охвативприэтомвосемьтиповрака»,–сказалола Майклбост (OlaMyklebost),лидерпроекта(OsloUniversityHospital).

ЕщеболееамбициозенIT-FutureofMedicine(ITFOM)–обширныймежду-народныйпроект,входящийвпро-граммуЕвропейскогоСоюзаFutureandEmergingTechnologies(FET).Онставитцельюобъединениеразныхисточниковданных–геномики,метагеномики,эпигеномики,транс-криптомики,протеомикииметаболо-мики,длясозданияобщихпредсказа-тельныхмоделей,пригодныхдлявсехонкологическихпациентоввЕвропе.

Материал предоставлен компанией «Персональная биомедицина»

Майкл Пеллини Джилл Хэйгенкорд

Ханс Лерах Ола Майклбост


сигнальныеитранскрипционныепутиворганизмечеловека.

анализ рнКМетодысеквенированиянового

поколенияпозволяютисследоватьнетолькоДНК,ноиРНКзлокачествен-ныхопухолей.СовокупностьРНК,которыевнастоящиймоментсин-тезируютсясДНК,–транскриптом,представляетсобоймоментальныйснимокспектровэкспрессиигеновирегуляторныхэлементоввклетке,тканиилиорганизмеприопреде-ленномфизиологическомсостоянии.ТранскриптомвключаетматричныеРНК(mRNA),атакжемикроРНК(miRNA)идругиенекодирующиеРНК.Разнообразиетранскриптов

(РНК,синтезируемыхсодногогена)увеличиваетсязасчетальтернатив-ногосплайсинга,слияниягенов,иредактированияРНК.Образованиеслитныхгеновсчитаетсяоднимизобщихсвойствзлокачественнойтрансформации.Наиболеечастотакиеперестройкивыявляютсяпригематологическихновообразованияхисаркомахкостейимягкихтканей,режевэпителиальныхкарциномах.Обнаружитьслияниягеноввобыч-нойсолиднойопухолицитогенети-ческимиметодамисложно.АнализРНКметодамиRNA-Seqзначительнооблегчаетзадачупоискановыхслитныхгеноввразличныхопухо-лях,втомчислеприракепростаты,ракемолочнойжелезы,лимфоме,саркоме,меланоме.Специалистысчитают,чтопоявлениеслитныхге-новсвязаносмеханизмамиканцеро-генезавнекоторыхорганахитканях,инаосновеэтогоможноразработатьспецифическиемаркеры.Напри-мер,вВ-клеточныхлимфомахбылообнаруженонескольковариантовслитныхгеновсучастиемтранс-активатораMHCIIклассаCIITA.Мож-нопредположить,чтоперестройкаCIITA–этоновыйонкогенныймеханизмвлимфоидныхопухолях.Определентакженовыйподтипкост-

нойсаркомы,вызваннойслияниемгеновBCOR-CCNB3.Другиевариан-тыслияниягеновпредставленывразличныхтипахрака.Например,слияние,включающеегеныRAFсиг-нальногопути,выявленоприракепростаты,ракежелудкаимеланоме,чтоуказываетнатерапевтическуюмишеньдлявсехтрехтиповрака.НекодирующиеРНКучаствуютв

различныхбиологическихпроцессах,включаяпролиферацию,дифферен-цировкуиапоптоз.Показано,чтонарушенияихэкспрессиисопрово-ждаютпатогенезмногихболезнейчеловека,втомчислерака.КнимотносятсядлинныенекодирующиеРНК(lncRNA),состоящиеболеечемиз200нуклеотидов,которыезадей-ствованывэпигенетическихмодифи-кациях,регуляциитранскрипцииипост-транскрипционномпроцессингемРНК.УчастиеввозникновенииракадоказанодлядесятковlncRNA,ноихфункциональныйкаталогещедалекотзавершения.Последнееис-следованиевыявилоучастиеновойlncRNA–PCAT-1вразвитииракапростаты.Другойвиднекодирующих

РНК–микроРНК(miRNA),состоящиеиз~22нуклеотидов.Этоважнейшийрегуляторныйэлементэкспрессиигенов,своевлияниеониоказывают,соединяясьскомплементарнымипоследовательностямивтаргетныхобластях.МикроРНКмогутрабо-татькаконкогеныилисупрессорыопухоли,нарушениеихэкспрессиибылоописанопримногихформахзлокачественныхновообразований.Специалистысчитают,чтопрофильмикроРНК,которыйвыявляетсяметодамиNGS,можетбытьиндикато-ромтипаопухолиистепенизлокаче-ственностиопухолевогопроцесса.Вы-явлениемикроРНКвбиологическихжидкостяхоткрываетвозможностьдляразработкиметодовнеинвазив-нойдиагностикиипрогнозатерапиизлокачественныхопухолей.Наконец,эпигенетическиемоди-

фикацииДНК(химическиеизмене-ния,незатрагивающиепоследова-тельностинуклеотидов)вовлеченывомногиепроцессы,происходящиевопухолях.Исследователисчитают,чтомониторингстатусаметили-рованияДНК,проведенныйNGS

Панель SuraSeq компании Asuragen (Austin, Texas) – таргетное секвенирование от 5 до 52 опухоль-ассоциированных генов.


2014


2014

2524 ГеннАя инЖенерияГеннАя инЖенерия

Современные технологии редактирования генома

в 2012-2013 годах ученые разработал три новых технологии целенаправленного изменения последовательности ДнК млекопитающих:

CRISPR-редактирование, цинковопальцевые нуклеазы (Zinc finger nuclease, ZFN) и TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease).

изменение генома с помощью прокариотической системы иммунитета (CrISPr-редактирование)

В КОНцЕ1980-хгодоввходепервыхпопытоксеквенированиягено-макишечнойпалочкияпонскиеисследовате-

лиобнаружилиучасткиДНК,содер-жащиемножественныеидентичныеповторы,разделенныенеидентичны-ми,уникальнымиучастками—спей-серами.Ониестьпримерноу40%бак-терийипочтиувсехархей.Околодесятилетназадвыяснилось,

чтопоследовательностиспейсеровданноговидапрокариотподозритель-ночастосовпадаютспоследователь-ностямигеномоввирусов,которыепоражаютэтотвид.Такоеудивитель-ноесовпадениеговорилоотом,чтоCRISPR-система—эточто-товродепрокариотическогоприобретенно-гоиммунитета,которыйпозволяетзапомнитьврагаисправитьсяснимприповторномзаражении.Ученыеустановили,чтопрокариотическаяCRISPR-системазащитыотвирусовоченьпохожанаэукариотическуюсистемуРНК-интерференции,котораятакжеучаствуетвантивируснойза-щитеииспользуетдляэтогопример-нототжеприем—присоединениекнежелательноймРНКкороткогокомплементарногоРНК-участкаипоследующеевыключениеэтойне-нужноймРНКтемилиинымспо-собом(например,ееможнопросторазрезатьнакусочки).Бóльшаячастьвставленных

участковокажетсябесполезнойилидажевредной;однаконекоторые

«счастливчики»случайновставляютвкачествеCRISPR-спейсерафрагментвируснойДНК,чтодаетвозможностьсинтезироватьзащитнуюcrРНКипобедитьвирус.Этотновыйспейсер

онипередадутвсемсвоимпотом-кам,ипоэтомуотданноговирусаихпотомкибудутзащищены.Вообще,наборспейсероввданнойклетке—это,вкаком-тосмысле,ееистория,

памятьопрежних,выигранных,бояхсвирусами.Ноэтоещеневсё.Оказывает-

ся,вставкаспейсеровпроисходитпопринципуположительнойоб-ратнойсвязи,тоестьвставкаодногоспейсерарезкостимулируетвставку

последующихспейсеровизДНКдонора.Так,эксперименты,проведенныевлабораторииКонстантинаСеве-ринова,показали,чтоеслиуданнойбактерииесть

спейсеркданномувирусу,повторноезаражениеэтимвирусомвызываетнаправленнуювставкудополнитель-ныхспейсеровизДНКвируса.Инымисловами,еслибактерияужеатакова-ласьраньшевирусами,тоследующиеатакионаперенесетлегче,потомучтоунеебудетспособностьиден-тифицироватьчужероднуюДНКивставлятьновыеспейсеры.Полученныезнанияоработе

CRISPR-системыоткрылиновыеперспективыееприменения.В2013годувScienceвышлидвестатьиовоз-можностиспомощьюCRISPR-системысневиданнойдоселеаккуратностьюредактироватьгеномывысшихорга-низмов,включаячеловекаДлятогочтобы«отредактировать»

какое-томестовДНК,напримерисправитьмутацию,приводящуюкгенетическомузаболеванию,надосначалаэтоместоразрезать.Приэтомразрезающийфермент—эндо-нуклеаза—долженобладатьвысо-чайшейспецифичностью,тоестьрезатьДНКвнужномместеитольковнем(потомучторазрезаниеДНКвненужномместеможетпривестиксовершенноненужнымпоследстви-ям).Азначит,участокДНК,покото-ромураспознаетсяэтонужноеместо,долженбытькакможнодлиннее—ведьчемондлинней,темменьшевероятность,чтотакойжеучастоквстретитсягде-тоещенапросторахгеномаичтотамтожепройдутся«ножницы»эндонуклеазы.Ивоттаккакзащитныйкомплекс

CRISPR-системсвязываетсясотно-сительнодлинными(неменьше20нуклеотидов)участкамиДНК,соот-ветствующимиспейсерам,товозни-каетвозможностьдостичьвысокойспецифичностиредактирования.Заосновусвоейразработкиобе

группыавторовопубликованныхвScienceстатейвзялипростоустро-еннуюсистемуизStreptococcus thermophilus,состоящуювсегоизчетырехобязательныхэлементов—tracrРНК,crРНК,РНКазыIIIиCas9.Чемменьшекомпонентов,темпрощеработатьссистемойитемвышешанс,чтосистемазаработаетвнестандарт-ныхдлясебяусловияхработывэука-риотическойклетке.Исследователям

удалосьещеболееупроститьсистему.Во-первых,онисоздали«химерную»tracr-crРНК,котораяработаланичутьнехуже,чемtracrРНКиcrРНК,син-тезируемыепоотдельности(рис.2).Во-вторых,ониобнаружили,чтобактериальнаяРНКазаIIIдляработысистемынеобязательна,посколь-куеефункциюмогутвыполняют«местные»РНКазы,синтезируемыевэукариотическойклетке.Такимобразом,длятогочтобыраз-

резатьвклеткеДНКвнужномместе,нужнобылосделатьсовсемнемного:1)Поставитьпоследовательность,

комплементарнуюэтому«нужномуместу»,вкачествеспейсеравCRISPR-кассетуиполучитьхимернуюtracr-crРНК.2)Запуститьэкспрессиюэтой

CRISPR-кассетыибелкаCas9всо-ответствующейклетке,снабдивихсигналомядернойлокализации(NLS),чтобыонине«слонялисьбезтолку»поцитоплазме,аплылипрямовядро,где,собственно,инаходитсяразреза-емаяДНК.Получившаясясистемавработена

клеточныхкультурахпоказалаотлич-ныерезультаты:сеепомощьюможнокакудалятьизДНКкакие-тоучастки,такивставлятьтудановыеобласти.

способы направленной модификации генома Zfn и talen

ДЛЯповышенияэффек-тивностиманипуля-циисгеномом,можновнестивтоместовДНК,котороемы

хотимизменить,двухцепочечныйразрыв.РазрыввДНКдляклетки—оченьтревожноесобытие,ионастараетсяего«зашить»спомощьюсистемрепарации.Здесьестьдвавоз-можныхпути:гомологичнаяреком-бинациясдругойхромосомой(илилюбойДНК)либонегомологичноеспариваниеконцов.Впервомслучаепосле«ремонта»всёстановитсякакбыло,аврезультатевторогопроцессачастоостаютсяследы—какправи-ло,небольшиеделеции(мутации,характеризующиесяотсутствиемкакого-либофрагментаДНК).Еслиисходноисследователинамеревалисьсломатьген,цельможносчитатьдо-стигнутой:сбольшойвероятностью,продуктэтогогенабудетиспорчен.ЕслижевклеткуввестивкачествематрицыдлярекомбинациинужнуюпоследовательностьДНК,поврежден-ныйучастокзаменитсянанужныйисследователямфрагмент(опятьже,снекоторойвероятностью).ИменнонаэтомпринципеоснованыспособынаправленноймодификациигеномаZFNиTALEN.Каквнестидвухцепочечный

разрывименнотуда,куданужно?СобственнозадачуразрезанияДНКотличновыполняетнуклеазаFokI—белок,способныйразрезатьлюбуюпоследовательностьДНКнанекото-ромрасстоянииотместаузнавания(последовательностииз5нуклеоти-дов).ОднакоучасткиузнаваниядляFokIвстречаютсяповсемугеному,аразрывнужновнестивкакое-токонкретноеместо,напримервин-тересующийисследователейген.ДлярешенияэтойпроблемыученыеобратиливниманиенаразличныеДНК-связывающиебелки,напри-мертранскрипционныефакторы.

Рис. 1. Итоговая схема работы CRISPR-системы на примере инфекции бактерии E. coli фагом М13.1. Всё начинается с того, что фаг нападает на неопытную, не встречавшуюся прежде с данным возбудителем бактерию и впрыскивает в нее свою ДНК. (На рисунке показан только один нападающий фаг и только одно колечко его ДНК, оказавшееся в клетке, однако на самом деле нападающих фагов и впрыснутых ими ДНК гораздо больше.) В ответ бактерия с помощью Cas1/Cas2-белков начинает лихорадочно вырезать все попавшиеся участки ДНК — как фаговые, так и свои собственные, хозяйские — и вставлять их в качестве спейсеров в CRISPR. Если бактерии повезло и она вырезала правильный кусочек из фаговой ДНК, то...2. Инфекция вызовет реакцию соответствующей crРНК, Cascade-комплекса и Cas3 (подробно показанную на рис. 2 и 3), в результате чего фаговая ДНК будет уничтожена. Однако фаги тоже не лыком шиты, они тоже хотят выиграть эту войну. Стоит фагу мутировать (мутация показана красной точкой), как crРНК перестанет их распознавать, и они невидимыми проникнут в клетку и начнут делать свои черные дела. Казалось бы, клетка обречена, но...3. Даже недостаточно комплементарный кусочек фаговой ДНК активирует CRISPR-систему, причем вырезание ДНК-фрагментов будет производиться уже именно из фаговой ДНК. Судя по всему, обеспечивается это тем, что Cas1/Cas2-комплекс даже при некрепком, недостаточно комплементарном присоединении crРНК к ДНК фага начинает скользить по этой враждебной ДНК, вырезая из нее один кусочек за другим, пока не попадется участок, подходящий на роль «правильного» спейсера. Этот спейсер и спасет клетку от заражения.Изображение из статьи Kirill A. Datsenko et al., 2012. Molecular memory of prior infections activates the CRISPR/Cas adaptive bacterial immunity system

1

2

3

Константин Северинов

Рис. 2. «Химерная» РНК имеет все ключевые фрагменты crРНК и tracrРНК, необходимые для правильного функционирования в клетке: направляющую последовательность (самый значимый участок спейсера, связывающийся с ДНК) и участок повтора, связанный с кусочком tracrРНК. Такая «химера» гораздо проще по структуре, чем две отдельные молекулы crРНК и tracrРНК, а работает примерно с той же эффективностью. Изображение из статьи Le Cong et al., 2013. Multiplex Genome Engineering Using CRISPR/Cas Systems. Сходную структуру получили и исследователи из второй группы (Prashant Mali et al., 2013. RNA-Guided Human Genome Engineering via Cas9)

процессинг пре-crрнк и tracrрнк

AA

AA

Спейсер (30 bp)пре-crРНК 5’–..ACNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNGUUUUAGAGCUAUGCU..–3’ •|||||• |||||||| GUUCAACUAUUGCCUGATCGGAAUAAAAUU CGAUACGA..–5’ |||| GAA tracrPHK AAAGUGGCACCGA •|||||||G 3’–UUUCGUGGCU

Химерная РНКнаправляющая последовательность

5’–NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNGUUUUAGAGCUAG •|||||• |||| 3’–GCCUGAUCGGAAUAAAAUU CGAUA GAA


2014


Современные технологии редактирования генома

в 2012-2013 годах ученые разработал три новых технологии целенаправленного изменения последовательности ДнК млекопитающих:

CRISPR-редактирование, цинковопальцевые нуклеазы (Zinc finger nuclease, ZFN) и TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease).

изменение генома с помощью прокариотической системы иммунитета (CrISPr-редактирование)

В КОНцЕ1980-хгодоввходепервыхпопытоксеквенированиягено-макишечнойпалочкияпонскиеисследовате-

лиобнаружилиучасткиДНК,содер-жащиемножественныеидентичныеповторы,разделенныенеидентичны-ми,уникальнымиучастками—спей-серами.Ониестьпримерноу40%бак-терийипочтиувсехархей.Околодесятилетназадвыяснилось,

чтопоследовательностиспейсеровданноговидапрокариотподозритель-ночастосовпадаютспоследователь-ностямигеномоввирусов,которыепоражаютэтотвид.Такоеудивитель-ноесовпадениеговорилоотом,чтоCRISPR-система—эточто-товродепрокариотическогоприобретенно-гоиммунитета,которыйпозволяетзапомнитьврагаисправитьсяснимприповторномзаражении.Ученыеустановили,чтопрокариотическаяCRISPR-системазащитыотвирусовоченьпохожанаэукариотическуюсистемуРНК-интерференции,котораятакжеучаствуетвантивируснойза-щитеииспользуетдляэтогопример-нототжеприем—присоединениекнежелательноймРНКкороткогокомплементарногоРНК-участкаипоследующеевыключениеэтойне-нужноймРНКтемилиинымспо-собом(например,ееможнопросторазрезатьнакусочки).Бóльшаячастьвставленных

участковокажетсябесполезнойилидажевредной;однаконекоторые

«счастливчики»случайновставляютвкачествеCRISPR-спейсерафрагментвируснойДНК,чтодаетвозможностьсинтезироватьзащитнуюcrРНКипобедитьвирус.Этотновыйспейсер

онипередадутвсемсвоимпотом-кам,ипоэтомуотданноговирусаихпотомкибудутзащищены.Вообще,наборспейсероввданнойклетке—это,вкаком-тосмысле,ееистория,

памятьопрежних,выигранных,бояхсвирусами.Ноэтоещеневсё.Оказывает-

ся,вставкаспейсеровпроисходитпопринципуположительнойоб-ратнойсвязи,тоестьвставкаодногоспейсерарезкостимулируетвставку

последующихспейсеровизДНКдонора.Так,эксперименты,проведенныевлабораторииКонстантинаСеве-ринова,показали,чтоеслиуданнойбактерииесть

спейсеркданномувирусу,повторноезаражениеэтимвирусомвызываетнаправленнуювставкудополнитель-ныхспейсеровизДНКвируса.Инымисловами,еслибактерияужеатакова-ласьраньшевирусами,тоследующиеатакионаперенесетлегче,потомучтоунеебудетспособностьиден-тифицироватьчужероднуюДНКивставлятьновыеспейсеры.Полученныезнанияоработе

CRISPR-системыоткрылиновыеперспективыееприменения.В2013годувScienceвышлидвестатьиовоз-можностиспомощьюCRISPR-системысневиданнойдоселеаккуратностьюредактироватьгеномывысшихорга-низмов,включаячеловекаДлятогочтобы«отредактировать»

какое-томестовДНК,напримерисправитьмутацию,приводящуюкгенетическомузаболеванию,надосначалаэтоместоразрезать.Приэтомразрезающийфермент—эндо-нуклеаза—долженобладатьвысо-чайшейспецифичностью,тоестьрезатьДНКвнужномместеитольковнем(потомучторазрезаниеДНКвненужномместеможетпривестиксовершенноненужнымпоследстви-ям).Азначит,участокДНК,покото-ромураспознаетсяэтонужноеместо,долженбытькакможнодлиннее—ведьчемондлинней,темменьшевероятность,чтотакойжеучастоквстретитсягде-тоещенапросторахгеномаичтотамтожепройдутся«ножницы»эндонуклеазы.Ивоттаккакзащитныйкомплекс

CRISPR-системсвязываетсясотно-сительнодлинными(неменьше20нуклеотидов)участкамиДНК,соот-ветствующимиспейсерам,товозни-каетвозможностьдостичьвысокойспецифичностиредактирования.Заосновусвоейразработкиобе

группыавторовопубликованныхвScienceстатейвзялипростоустро-еннуюсистемуизStreptococcus thermophilus,состоящуювсегоизчетырехобязательныхэлементов—tracrРНК,crРНК,РНКазыIIIиCas9.Чемменьшекомпонентов,темпрощеработатьссистемойитемвышешанс,чтосистемазаработаетвнестандарт-ныхдлясебяусловияхработывэука-риотическойклетке.Исследователям

удалосьещеболееупроститьсистему.Во-первых,онисоздали«химерную»tracr-crРНК,котораяработаланичутьнехуже,чемtracrРНКиcrРНК,син-тезируемыепоотдельности(рис.2).Во-вторых,ониобнаружили,чтобактериальнаяРНКазаIIIдляработысистемынеобязательна,посколь-куеефункциюмогутвыполняют«местные»РНКазы,синтезируемыевэукариотическойклетке.Такимобразом,длятогочтобыраз-

резатьвклеткеДНКвнужномместе,нужнобылосделатьсовсемнемного:1)Поставитьпоследовательность,

комплементарнуюэтому«нужномуместу»,вкачествеспейсеравCRISPR-кассетуиполучитьхимернуюtracr-crРНК.2)Запуститьэкспрессиюэтой

CRISPR-кассетыибелкаCas9всо-ответствующейклетке,снабдивихсигналомядернойлокализации(NLS),чтобыонине«слонялисьбезтолку»поцитоплазме,аплылипрямовядро,где,собственно,инаходитсяразреза-емаяДНК.Получившаясясистемавработена

клеточныхкультурахпоказалаотлич-ныерезультаты:сеепомощьюможнокакудалятьизДНКкакие-тоучастки,такивставлятьтудановыеобласти.

способы направленной модификации генома Zfn и talen

ДЛЯповышенияэффек-тивностиманипуля-циисгеномом,можновнестивтоместовДНК,котороемы

хотимизменить,двухцепочечныйразрыв.РазрыввДНКдляклетки—оченьтревожноесобытие,ионастараетсяего«зашить»спомощьюсистемрепарации.Здесьестьдвавоз-можныхпути:гомологичнаяреком-бинациясдругойхромосомой(илилюбойДНК)либонегомологичноеспариваниеконцов.Впервомслучаепосле«ремонта»всёстановитсякакбыло,аврезультатевторогопроцессачастоостаютсяследы—какправи-ло,небольшиеделеции(мутации,характеризующиесяотсутствиемкакого-либофрагментаДНК).Еслиисходноисследователинамеревалисьсломатьген,цельможносчитатьдо-стигнутой:сбольшойвероятностью,продуктэтогогенабудетиспорчен.ЕслижевклеткуввестивкачествематрицыдлярекомбинациинужнуюпоследовательностьДНК,поврежден-ныйучастокзаменитсянанужныйисследователямфрагмент(опятьже,снекоторойвероятностью).ИменнонаэтомпринципеоснованыспособынаправленноймодификациигеномаZFNиTALEN.Каквнестидвухцепочечный

разрывименнотуда,куданужно?СобственнозадачуразрезанияДНКотличновыполняетнуклеазаFokI—белок,способныйразрезатьлюбуюпоследовательностьДНКнанекото-ромрасстоянииотместаузнавания(последовательностииз5нуклеоти-дов).ОднакоучасткиузнаваниядляFokIвстречаютсяповсемугеному,аразрывнужновнестивкакое-токонкретноеместо,напримервин-тересующийисследователейген.ДлярешенияэтойпроблемыученыеобратиливниманиенаразличныеДНК-связывающиебелки,напри-мертранскрипционныефакторы.

Рис. 1. Итоговая схема работы CRISPR-системы на примере инфекции бактерии E. coli фагом М13.1. Всё начинается с того, что фаг нападает на неопытную, не встречавшуюся прежде с данным возбудителем бактерию и впрыскивает в нее свою ДНК. (На рисунке показан только один нападающий фаг и только одно колечко его ДНК, оказавшееся в клетке, однако на самом деле нападающих фагов и впрыснутых ими ДНК гораздо больше.) В ответ бактерия с помощью Cas1/Cas2-белков начинает лихорадочно вырезать все попавшиеся участки ДНК — как фаговые, так и свои собственные, хозяйские — и вставлять их в качестве спейсеров в CRISPR. Если бактерии повезло и она вырезала правильный кусочек из фаговой ДНК, то...2. Инфекция вызовет реакцию соответствующей crРНК, Cascade-комплекса и Cas3 (подробно показанную на рис. 2 и 3), в результате чего фаговая ДНК будет уничтожена. Однако фаги тоже не лыком шиты, они тоже хотят выиграть эту войну. Стоит фагу мутировать (мутация показана красной точкой), как crРНК перестанет их распознавать, и они невидимыми проникнут в клетку и начнут делать свои черные дела. Казалось бы, клетка обречена, но...3. Даже недостаточно комплементарный кусочек фаговой ДНК активирует CRISPR-систему, причем вырезание ДНК-фрагментов будет производиться уже именно из фаговой ДНК. Судя по всему, обеспечивается это тем, что Cas1/Cas2-комплекс даже при некрепком, недостаточно комплементарном присоединении crРНК к ДНК фага начинает скользить по этой враждебной ДНК, вырезая из нее один кусочек за другим, пока не попадется участок, подходящий на роль «правильного» спейсера. Этот спейсер и спасет клетку от заражения.Изображение из статьи Kirill A. Datsenko et al., 2012. Molecular memory of prior infections activates the CRISPR/Cas adaptive bacterial immunity system

1

2

3

Константин Северинов

Рис. 2. «Химерная» РНК имеет все ключевые фрагменты crРНК и tracrРНК, необходимые для правильного функционирования в клетке: направляющую последовательность (самый значимый участок спейсера, связывающийся с ДНК) и участок повтора, связанный с кусочком tracrРНК. Такая «химера» гораздо проще по структуре, чем две отдельные молекулы crРНК и tracrРНК, а работает примерно с той же эффективностью. Изображение из статьи Le Cong et al., 2013. Multiplex Genome Engineering Using CRISPR/Cas Systems. Сходную структуру получили и исследователи из второй группы (Prashant Mali et al., 2013. RNA-Guided Human Genome Engineering via Cas9)

процессинг пре-crрнк и tracrрнк

AA

AA

Спейсер (30 bp)пре-crРНК 5’–..ACNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNGUUUUAGAGCUAUGCU..–3’ •|||||• |||||||| GUUCAACUAUUGCCUGATCGGAAUAAAAUU CGAUACGA..–5’ |||| GAA tracrPHK AAAGUGGCACCGA •|||||||G 3’–UUUCGUGGCU

Химерная РНКнаправляющая последовательность

5’–NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNGUUUUAGAGCUAG •|||||• |||| 3’–GCCUGAUCGGAAUAAAAUU CGAUA GAA


2014


Этибелкиизме-няютактивностьгенов,связываясьсопределенными

последовательностямивихрегуля-торныхобластях.Поначалуособуюпривлекатель-

ностьпредставлялитакназываемыедомены«цинковыхпальцев»—ДНК-связывающиеучасткибелков,вподдержанииструктурыкоторыхучаствуетионцинка.Каждыйтакой«палец»,какправило,узнаеттриопределенныхнуклеотида.Учи-тывая,чтобелкис«цинковымипаль-цами»весьмаразнообразны,удалосьсоздать«кодцинковыхпальцев».Комбинируяразные«пальцы»,мож-носоздатьбелок,которыйвклеткебудетнаправленнопривлекатьсякопределеннойпоследовательностиДНК.Еслипришитьтакойдоменкнуклеазе,полученныйбелокбудетразрезатьДНКтольковнужномместе(рис.4).Однако«кодцинковыхпальцев»

оказалсянедостаточнополным,чтобыможнобылопривлечьбелокклюбойпоследовательности.Ктомуже,остаетсянебольшаявероятность,что«палец»распознаетнесвоитринуклеотида,итогдаДНКбудетпо-резананетолькотам,гденужно,ноигде-тоеще,чтоможетоказатьсягубительнымдляклетки.Болееизящноерешениенашлось

убактерийизродаXanthomonas.Этопатогенныебактерии,поражающиерастения.УнихестьгруппаTAL-белков,которыевыполняютфунк-циитранскрипционныхфакторов,тоестьвконечномитогерегулируютколичествотогоилииногобелка—нетольковклеткебактерий,ноиувысшихорганизмов(вданномслучае,урастений).Когдабакте-риизаражаютрастение,TAL-белкипроникаютвядрорастительнойклетки,иначинаюттамхозяйни-чать,изменяяэкспрессиюгеновтак,чтобыпринестипользубактериям.ДНК-узнающийучастокTAL-белковсостоитизнесколькихповторяющих-

сяединиц,каждаяиз34аминокислот(кромепоследней,котораясостоитиз20аминокислот).Вбольшинствеслучаевтакихповторов13либо28.Всеповторяющиесяединицыодина-ковы,кромеаминокислот,стоящихвпозициях12и13(этотучасточекназываетсяRVD—repeat-variabledi-residue).РазныеRVDсвязываютсясразными

нуклеотидами(каждаяпараами-нокислот—содним).Длякаждогоизчетырехнуклеотидов,изкоторыхсостоитДНК,естьнаиболеечастовстречающаясяпарааминокислот.Такимобразом,комбинируяструктур-ныеединицысразнымиRVD,можнобезтрудасоздатьДНК-связывающийучастокбелка,узнающийнужнуюпоследовательность(единственное

ограничение—вначалепоследо-вательностидолженстоятьнуклео-тидT).Учитываяколичествопо-второв,можнобытьуверенным,чтобелокбудетсвязыватьсяименнотам,гденужно,вскольугоднобольшомгеноме.Такимобразомможнона-правленнорегулироватьактивностьгенов,аеслипришитькTAL-повторунуклеазуFokI(рис.3),получитсяпрактическиидеальныйинструментдляредактированиягенома—TALEN.Изтехнологийцинковопальцевых

нуклеазиTALENученыеужевовсюизвлекаютпрактическуюпользу.Покачтосихпомощьюуспешноудавалосьсоздаватьтакназывае-мыхнокаутныхживотных,тоестьживотных,укоторыхкакой-либогеннефункционирует(затехнологиюсозданиянокаутныхмышейв2007годубылаврученаНобелевскаяпре-мияпофизиологииимедицине.ДосихпорZFNиTALENпри-

менялисьвосновномдляработынаклеточныхкультурахилирыб-кахDanio rerio,новначалегодакорейскиеученыеопубликоваливNature Biotechnology статью,вко-торойописалисозданиенокаутноймышиприпомощиTALEN.Притрадиционномподходедлясозданиянокаутныхживотныхтребуетсяза-братьнесколькоклетокизэмбрионанасамыхраннихстадияхразвития,модифицироватьихивернутьобрат-но.Изтакогоэмбрионавырастаеттакназываемоемозаичноеживотное,частьклетоквкотороммодифициро-вана,нобольшаячастьнеизменена.Далееследуетрядскрещиваний—

внадежде,чтоукакой-тоизмозаич-ныхмышеймодифицированнымиокажутсяполовыеклеткиисредипотомствабудетмышь,гетерозигот-наяпонужномупризнаку(тоестьсоднимнормальным,авторымму-тантнымаллелемисследуемогогена).ВновомподходематричнуюРНК,кодирующуюнужнуюнуклеазуTALEN,вводятпрямоводноклеточ-нуюзиготу,образовавшуюсяпослеоплодотворенияяйцеклетки,наста-диипронуклеуса(когдавклеткепри-сутвуютодновременнодваядра—отяйцеклеткииотсперматозоида).Выросшаямышьсразужеявляетсягетерозиготойпонужномупризнаку(значительноеупрощениепроцесса!).Дальше,еслинужно,воднустадиюможнополучитьпотомков-гомо-зигот,тоестьмутантныхпообоималлелямданногогена.АвторыстатьивNature Biotech-

nology создалимышей,дефект-ныхпогенуPibf1(progesteroneimmunomodulatorybindingfactor)ипогенуSepw1(selenoproteinW,muscle1).ВобоихслучаяхонивносилиприпомощиTALENразрыввкодирую-щуюобластьгена,разрывзалечи-валсянегомологичнымсоединениемконцовДНК.Врезультатеученыедетектировалинебольшиеделециивгене,которыеприводиликсинтезунефункциональногобелка.ИхколлегиизМюнхена,опублико-

вавшиестатьювжурналеPNAS,пош-лидальшеирешилинепростоис-портитьген,авнестивнегонужнуюмутацию.ДляэтоговместесмРНКTALENониввеливодноклеточныйэмбрионкороткуюодноцепочечнуюДНК(144нуклеотида),котораябылакомплементарнаучасткухромосомы,подлежащемуизменению,исодер-жаламутацию.ЭтацепочкаДНКдолжнабылапослужитьматрицейдлягомологичнойрекомбинациипризалечиванииразрыва,который

вносилаTALEN.цельюдлявнесениямутациисталгенRab38,кодирующийбелок,которыйучаствуетврегуля-циивнутриклеточноготранспорта(втомчисле,транспортпигментов).Мутациивэтомгенеучеловекаприводяткразвитиюнаследствен-ногосиндромаГермански–Пудлак,которыйхарактеризуетсяпонижен-нойпигментацией(альбинизмом),нарушениямисвертываниякровииотложениемвтканяхвоскоподобнойсубстанции(приэтомстрадаютвну-тренниеорганы,впервуюочередьлегкиеипочки).Длятогочтобысмоделироватьподобныесимптомыумышей,оказалосьдостаточнозаме-нитьвбелкеRAB38одну-единствен-нуюаминокислоту(заменаглицинанавалинв19-йпозиции).Получен-ныйфенотипбылназванchocolateиз-занарушенияпигментации(есливнормемышкичерные,мутантныемышки«светлеют»истановятсякоричневыми,см.рис.5).

Итак,исследователисконструи-ровалисоответствующуюнуклеазуTALEN(TALENRab38),адляконтро-ля—цинковопальцевуюнуклеазу(ZFNRab38),котораядолжнабылавноситьразрыввтожеместо.Когдаактивностиобеихконструкцийбылипроверенынарепортерномгеневклеточнойкультуре,оказалось,чтоTALENработаетвдваразалучше,чемZFN.ЗатемTALENввеливодно-клеточныймышиныйэмбрионвме-стесодноцепочечнойматрицейдлярекомбинации(естественно,чтоэм-брионовбылонесколько;см.рис.6а).Врезультатеиз117мышей,полу-ченныхтакимспособом,7неслиму-тациивгенеRab38,хотявсегооднамышьбыланосителемнужнойами-нокислотнойзамены(остальныенес-лиделеции,образованныеврезуль-татенегомологичногоспариванияконцов).Послескрещиваниямеждусобойпотомстваэтоймышиудалосьполучитьгомозиготногоносителямутацииchocolate,демонстрирующе-гонужныйфенотип(рис.5,6a).Вследующемэкспериментеиссле-

дователирешиливернутьфенотип«шоколадной»мышикнормальномуаналогичнымспособом.Наэтотразводноклеточныйэмбрион«шоколад-ной»мышиввелиTALENиодно-цепочечнуюДНК,исправляющуюмутацию(рис.6b).Нужнаямышьбылаполучена(хотяэффективностьгомологичнойрекомбинациитожебылазначительнониже,чемэффек-тивностьнегомологичногосоедине-ния).Авторыработыпредполагают,чтоможноувеличитьвыходпро-дуктовгомологичнойрекомбинации,еслиискусственнозатормозитьпро-цесснегомологичногоспариванияконцов(действительно,такойэффектбылпоказаннадрозофиле).

Материал подготовлен на основе статей дарьи Спас-ской «Технологии редактирования генома помогут моделировать наследственные заболевания» и Веры Башмаковой «Прокариотическая система иммунитета поможет редактировать геном» (сайт elementy.ru)

Рис. 3. Схема работы и области применения TAL-белков. ДНК-связывающий участок TAL-белка изображен серым, в виде комплекса из нескольких нуклеотид-узнающих единиц. Комбинируя такие единицы, можно заставить TAL связаться с любой последовательностью в геноме. Пришив к нему активаторный (AD) или репрессорный (RD) участок, можно направленно регулировать активность генов (соответственно, активировать или подавлять). Если соединить TAL-домен с нуклеазой FokI, получится TALEN — инструмент для направленного разрезания геномной ДНК. Так же, как и в случае с цинковопальцевыми нуклеазами, FokI работает в форме димера. Рисунок из обсуждаемого обзора в журнале Science

Рис. 4. Схема, изображающая работу цинковопальцевой нуклеазы. Участки «цинковых пальцев» (серые) подобраны так, чтобы узнавать последовательности с обеих сторон от места, куда требуется внести разрыв. Это необходимо, чтобы нуклеаза FokI могла разрезать ДНК (она работает в форме димера). Иллюстрация с сайта sigmaaldrich.com

Рис. 5. Мутация chocolate в гене Rab38 превращает мышь из черной в коричневую (b) в результате нарушения пигментации. Фотографии с и d демонстрируют нарушенную пигментацию глаз у двухдневного мышонка. Рисунок из статьи Loftus et al., 2002. Mutation of melanosome protein RAB38 inchocolate mice

Рис. 6. Схема эксперимента по внесению мутации chocolate в геном мыши дикого типа (a) и исправление мутантного фенотипа (b). TALEN вводят в одноклеточный эмбрион вместе с одноцепочечной ДНК, которая служит матрицей для рекомбинации. Нуклеаза вводит разрыв в одно из ядер (материнское или отцовское), разрыв репарируется путем рекомбинации с одноцепочечной ДНК. Полученная мышь является основателем мутантной линии Rab38cht , либо основателем «исправленной» линии (Rab38WT). Рисунок из обсуждаемой статьи Wefers et al., 2012 в журнале PNAS.

A C CT G C C G GA T C C T GC T T A T GA C G TG T G G C C

T G GA C G G C CT A G G A CG A A T A CT G C AC A C C G G

5’——5’

—3’

3’—

C—

—C

—N

N—

a

b


2014


Этибелкиизме-няютактивностьгенов,связываясьсопределенными

последовательностямивихрегуля-торныхобластях.Поначалуособуюпривлекатель-

ностьпредставлялитакназываемыедомены«цинковыхпальцев»—ДНК-связывающиеучасткибелков,вподдержанииструктурыкоторыхучаствуетионцинка.Каждыйтакой«палец»,какправило,узнаеттриопределенныхнуклеотида.Учи-тывая,чтобелкис«цинковымипаль-цами»весьмаразнообразны,удалосьсоздать«кодцинковыхпальцев».Комбинируяразные«пальцы»,мож-носоздатьбелок,которыйвклеткебудетнаправленнопривлекатьсякопределеннойпоследовательностиДНК.Еслипришитьтакойдоменкнуклеазе,полученныйбелокбудетразрезатьДНКтольковнужномместе(рис.4).Однако«кодцинковыхпальцев»

оказалсянедостаточнополным,чтобыможнобылопривлечьбелокклюбойпоследовательности.Ктомуже,остаетсянебольшаявероятность,что«палец»распознаетнесвоитринуклеотида,итогдаДНКбудетпо-резананетолькотам,гденужно,ноигде-тоеще,чтоможетоказатьсягубительнымдляклетки.Болееизящноерешениенашлось

убактерийизродаXanthomonas.Этопатогенныебактерии,поражающиерастения.УнихестьгруппаTAL-белков,которыевыполняютфунк-циитранскрипционныхфакторов,тоестьвконечномитогерегулируютколичествотогоилииногобелка—нетольковклеткебактерий,ноиувысшихорганизмов(вданномслучае,урастений).Когдабакте-риизаражаютрастение,TAL-белкипроникаютвядрорастительнойклетки,иначинаюттамхозяйни-чать,изменяяэкспрессиюгеновтак,чтобыпринестипользубактериям.ДНК-узнающийучастокTAL-белковсостоитизнесколькихповторяющих-

сяединиц,каждаяиз34аминокислот(кромепоследней,котораясостоитиз20аминокислот).Вбольшинствеслучаевтакихповторов13либо28.Всеповторяющиесяединицыодина-ковы,кромеаминокислот,стоящихвпозициях12и13(этотучасточекназываетсяRVD—repeat-variabledi-residue).РазныеRVDсвязываютсясразными

нуклеотидами(каждаяпараами-нокислот—содним).Длякаждогоизчетырехнуклеотидов,изкоторыхсостоитДНК,естьнаиболеечастовстречающаясяпарааминокислот.Такимобразом,комбинируяструктур-ныеединицысразнымиRVD,можнобезтрудасоздатьДНК-связывающийучастокбелка,узнающийнужнуюпоследовательность(единственное

ограничение—вначалепоследо-вательностидолженстоятьнуклео-тидT).Учитываяколичествопо-второв,можнобытьуверенным,чтобелокбудетсвязыватьсяименнотам,гденужно,вскольугоднобольшомгеноме.Такимобразомможнона-правленнорегулироватьактивностьгенов,аеслипришитькTAL-повторунуклеазуFokI(рис.3),получитсяпрактическиидеальныйинструментдляредактированиягенома—TALEN.Изтехнологийцинковопальцевых

нуклеазиTALENученыеужевовсюизвлекаютпрактическуюпользу.Покачтосихпомощьюуспешноудавалосьсоздаватьтакназывае-мыхнокаутныхживотных,тоестьживотных,укоторыхкакой-либогеннефункционирует(затехнологиюсозданиянокаутныхмышейв2007годубылаврученаНобелевскаяпре-мияпофизиологииимедицине.ДосихпорZFNиTALENпри-

менялисьвосновномдляработынаклеточныхкультурахилирыб-кахDanio rerio,новначалегодакорейскиеученыеопубликоваливNature Biotechnology статью,вко-торойописалисозданиенокаутноймышиприпомощиTALEN.Притрадиционномподходедлясозданиянокаутныхживотныхтребуетсяза-братьнесколькоклетокизэмбрионанасамыхраннихстадияхразвития,модифицироватьихивернутьобрат-но.Изтакогоэмбрионавырастаеттакназываемоемозаичноеживотное,частьклетоквкотороммодифициро-вана,нобольшаячастьнеизменена.Далееследуетрядскрещиваний—

внадежде,чтоукакой-тоизмозаич-ныхмышеймодифицированнымиокажутсяполовыеклеткиисредипотомствабудетмышь,гетерозигот-наяпонужномупризнаку(тоестьсоднимнормальным,авторымму-тантнымаллелемисследуемогогена).ВновомподходематричнуюРНК,кодирующуюнужнуюнуклеазуTALEN,вводятпрямоводноклеточ-нуюзиготу,образовавшуюсяпослеоплодотворенияяйцеклетки,наста-диипронуклеуса(когдавклеткепри-сутвуютодновременнодваядра—отяйцеклеткииотсперматозоида).Выросшаямышьсразужеявляетсягетерозиготойпонужномупризнаку(значительноеупрощениепроцесса!).Дальше,еслинужно,воднустадиюможнополучитьпотомков-гомо-зигот,тоестьмутантныхпообоималлелямданногогена.АвторыстатьивNature Biotech-

nology создалимышей,дефект-ныхпогенуPibf1(progesteroneimmunomodulatorybindingfactor)ипогенуSepw1(selenoproteinW,muscle1).ВобоихслучаяхонивносилиприпомощиTALENразрыввкодирую-щуюобластьгена,разрывзалечи-валсянегомологичнымсоединениемконцовДНК.Врезультатеученыедетектировалинебольшиеделециивгене,которыеприводиликсинтезунефункциональногобелка.ИхколлегиизМюнхена,опублико-

вавшиестатьювжурналеPNAS,пош-лидальшеирешилинепростоис-портитьген,авнестивнегонужнуюмутацию.ДляэтоговместесмРНКTALENониввеливодноклеточныйэмбрионкороткуюодноцепочечнуюДНК(144нуклеотида),котораябылакомплементарнаучасткухромосомы,подлежащемуизменению,исодер-жаламутацию.ЭтацепочкаДНКдолжнабылапослужитьматрицейдлягомологичнойрекомбинациипризалечиванииразрыва,который

вносилаTALEN.цельюдлявнесениямутациисталгенRab38,кодирующийбелок,которыйучаствуетврегуля-циивнутриклеточноготранспорта(втомчисле,транспортпигментов).Мутациивэтомгенеучеловекаприводяткразвитиюнаследствен-ногосиндромаГермански–Пудлак,которыйхарактеризуетсяпонижен-нойпигментацией(альбинизмом),нарушениямисвертываниякровииотложениемвтканяхвоскоподобнойсубстанции(приэтомстрадаютвну-тренниеорганы,впервуюочередьлегкиеипочки).Длятогочтобысмоделироватьподобныесимптомыумышей,оказалосьдостаточнозаме-нитьвбелкеRAB38одну-единствен-нуюаминокислоту(заменаглицинанавалинв19-йпозиции).Получен-ныйфенотипбылназванchocolateиз-занарушенияпигментации(есливнормемышкичерные,мутантныемышки«светлеют»истановятсякоричневыми,см.рис.5).

Итак,исследователисконструи-ровалисоответствующуюнуклеазуTALEN(TALENRab38),адляконтро-ля—цинковопальцевуюнуклеазу(ZFNRab38),котораядолжнабылавноситьразрыввтожеместо.Когдаактивностиобеихконструкцийбылипроверенынарепортерномгеневклеточнойкультуре,оказалось,чтоTALENработаетвдваразалучше,чемZFN.ЗатемTALENввеливодно-клеточныймышиныйэмбрионвме-стесодноцепочечнойматрицейдлярекомбинации(естественно,чтоэм-брионовбылонесколько;см.рис.6а).Врезультатеиз117мышей,полу-ченныхтакимспособом,7неслиму-тациивгенеRab38,хотявсегооднамышьбыланосителемнужнойами-нокислотнойзамены(остальныенес-лиделеции,образованныеврезуль-татенегомологичногоспариванияконцов).Послескрещиваниямеждусобойпотомстваэтоймышиудалосьполучитьгомозиготногоносителямутацииchocolate,демонстрирующе-гонужныйфенотип(рис.5,6a).Вследующемэкспериментеиссле-

дователирешиливернутьфенотип«шоколадной»мышикнормальномуаналогичнымспособом.Наэтотразводноклеточныйэмбрион«шоколад-ной»мышиввелиTALENиодно-цепочечнуюДНК,исправляющуюмутацию(рис.6b).Нужнаямышьбылаполучена(хотяэффективностьгомологичнойрекомбинациитожебылазначительнониже,чемэффек-тивностьнегомологичногосоедине-ния).Авторыработыпредполагают,чтоможноувеличитьвыходпро-дуктовгомологичнойрекомбинации,еслиискусственнозатормозитьпро-цесснегомологичногоспариванияконцов(действительно,такойэффектбылпоказаннадрозофиле).

Материал подготовлен на основе статей дарьи Спас-ской «Технологии редактирования генома помогут моделировать наследственные заболевания» и Веры Башмаковой «Прокариотическая система иммунитета поможет редактировать геном» (сайт elementy.ru)

Рис. 3. Схема работы и области применения TAL-белков. ДНК-связывающий участок TAL-белка изображен серым, в виде комплекса из нескольких нуклеотид-узнающих единиц. Комбинируя такие единицы, можно заставить TAL связаться с любой последовательностью в геноме. Пришив к нему активаторный (AD) или репрессорный (RD) участок, можно направленно регулировать активность генов (соответственно, активировать или подавлять). Если соединить TAL-домен с нуклеазой FokI, получится TALEN — инструмент для направленного разрезания геномной ДНК. Так же, как и в случае с цинковопальцевыми нуклеазами, FokI работает в форме димера. Рисунок из обсуждаемого обзора в журнале Science

Рис. 4. Схема, изображающая работу цинковопальцевой нуклеазы. Участки «цинковых пальцев» (серые) подобраны так, чтобы узнавать последовательности с обеих сторон от места, куда требуется внести разрыв. Это необходимо, чтобы нуклеаза FokI могла разрезать ДНК (она работает в форме димера). Иллюстрация с сайта sigmaaldrich.com

Рис. 5. Мутация chocolate в гене Rab38 превращает мышь из черной в коричневую (b) в результате нарушения пигментации. Фотографии с и d демонстрируют нарушенную пигментацию глаз у двухдневного мышонка. Рисунок из статьи Loftus et al., 2002. Mutation of melanosome protein RAB38 inchocolate mice

Рис. 6. Схема эксперимента по внесению мутации chocolate в геном мыши дикого типа (a) и исправление мутантного фенотипа (b). TALEN вводят в одноклеточный эмбрион вместе с одноцепочечной ДНК, которая служит матрицей для рекомбинации. Нуклеаза вводит разрыв в одно из ядер (материнское или отцовское), разрыв репарируется путем рекомбинации с одноцепочечной ДНК. Полученная мышь является основателем мутантной линии Rab38cht , либо основателем «исправленной» линии (Rab38WT). Рисунок из обсуждаемой статьи Wefers et al., 2012 в журнале PNAS.

A C CT G C C G GA T C C T GC T T A T GA C G TG T G G C C

T G GA C G G C CT A G G A CG A A T A CT G C AC A C C G G

5’——5’

—3’

3’—

C—

—C

—N

N—

a

b


2014

2928 КАК эТо быЛоКАК эТо быЛо

ПЕРВыЙденьконференции,22апреля2012года,которыйбылобъявленднемоткрытыхпубличныхлекций,посетилооколо650человек.Основныетемыизадачиконференции:

определениенаиболееперспективныхнаправ-ленийгенетикипродолжительностижизниистарения,втомчисле:–поискгеновдолгожительства

–выявлениемаркеровбиологическоговозраста–поискфармакологическихсредствдлязамедле-ниястарения–выяснениемеханизмоввлияниявнешнейсредынаскоростьстарения–эпигенетическиеизменения,связанныеспро-должительностьюжизни–гормональныеаспектыстаренияипродолжи-тельностижизни.Именновэтихобластяхработаютисследовате-

ли,приехавшиесМосквусовсегомира.Помнениюпредседателяпрограммногокоми-

тетаконференцииРобертаШмуклераРисаизУниверситетаАрканзаса(США),запоследниене-скольколетвобластигенетикистарениясделанооченьмногооткрытий,ивозможно,главныйпрорывужесовершен.«Значительныеоткрытиясделанызапо-

следние10лет,—подтверждаетВераГорбуноваизУниверситетаРочестера(США).—СтарениесвязаносповреждениемирепарациейДНК,ге-номнойнестабильностьюимутациями,атакжереструктуризациейгеномаивозникновениеминверсийитранслокацийгенов.Свозрастомувеличиваетсячислораковыхзаболеванийипо-врежденийгенов.Что-товорганизмепроисходитнетак.КакиесигнальныепутиДНКзатронуты?Вкакихконкретномолекулахпроисходятизмене-ния?СегоднянайденбелокSIRT6,отвечающийза«ремонт»ДНКистимулирующийпроцессырепарации.ВмолодыхклеткахSIRT6способствуетвосстановлениюповрежденийпристрессе.Каконвстареющихклеткахпомогаетвосстановле-нию?Всеживыеорганизмыстареют.Иуживот-ных,которыеживутдолго,репарацияпроисходитлучше.РепарацияДНКнекоррелируетсясмассойтела—нетразницыбольшоеживотноеилима-ленькое.Выяснилось,чтодолгожителиотлича-ютсябольшейспособностьюкрепарацииДНК.Вопросвтом,можнолиэтотмеханизмперенестиналюдей?»ГруппаисследователейизРочестерскогоуни-

верситетаподруководствомВерыГорбуновойиАндреяСелуяноваизучалапроцессыстаренияумелкихживотных,сегоднячеред—задолгожи-вущимиорганизмамииживотными,которыенеболеютраком.Например,лысыйземлекопживет30летинеболеетраком.Оказалось,клеткиэтогогрызунасинтезируютмногогиалуроновойкисло-тыиракунихнеразвивается.Еслиунихудалитьизорганизмагиалуроновуюкислоту(добавитьфермент,ееразрушающий),тоэтиживотныена-чинаютболетьраком.ПомнениюдоктораАнджеяБарткеизМеди-

цинскойшколыУниверситетаЮжногоИллиной-са(США),сегоднянаблюдаетсядисбаланспо-требляемойисжигаемойэнергии,чтоприводиткдисбалансуворганизме.Решениемпроблемы

можетстатькорректировкафизическойактивно-стиинизкокалорийноепитание.ПрофессорНИИонкологииим.Н.Н.Петрова

(Санкт-Петербург),президентГеронтологическогообществаРАНВладимирАнисимовсчитает,чтосегоднямыблизкиксредствамвоздействиянапроцессыстаренияивозникновенияопухолей–инетольковэкспериментах,ноивклиниках.КлаудиоФранческиизБолонскогоуниверситета

(Италия)делаетставкунаисследованияобразажизниисостояниеорганизмалюдей-долгожи-телей,посколькуименноэтоможетдатьмногополезнойинформации.Старение–мозаичноеяв-ление,каждаяклеткаорганизмастареетсосвоейскоростьюиэтосистемнаяситуация.Фенотипста-рения,считаетитальянскийученый,—результатадаптациикнакопленнымиаккумулированнымзаболеваниям,этоиммунныйответнарепарациюДНК.«Процессстарениясложный:естьвозраст-ныеизменения,ноихможноотсрочить,—го-воритдокторФранчески.—Известныймаркерзлокачественныхопухолейбелокp53присутству-етиуженщин-долгожителей,которыенеболеютракомгруди.Хотярискзаболеванияесть,нооннепроявляется.Ещепример:ворганизмеудолго-жителейпроисходятвоспалительныепроцессы,инаблюдаетсядажеповышенныйихуровень.Приэтомнетосновныхпроявлений,которыебыкаким-тообразомнамекалинаэтипроцессы».Долгожители—достаточностройныелюди,срединихнетинсулин-резистентных.Какправило,ониимеютгипофункциющитовиднойжелезы,аихпотомкиобладаюттемжесамымгенетиче-скимнабором.Возможно,всеэтозащищаетихотрака.Ноудолгожителейчастобываетсаркопе-ния—возрастноеатрофическоедегенеративноеизменениескелетноймускулатуры,приводящеекпостепеннойпотеремышечноймассыисилы.ВнесколькихстранахЕвропыизучались2568

парсестерибратьеввозрастомсвыше90лет.БылпроведенДНК-анализунихиихпотомков,чтобывыяснитьнасколькоонинаследуютфакторыдолголетия.ПодолголетиювыделялисьФинлян-дия,северныестраны,ИталияиГреция.Оказа-лось,чтодолголетиенаследуетсяпоматеринскойлинии.ВИталииколичестводолгожителейувеличиваетсяссеверанаюг.Причемженщин-долгожителейбольше,чеммужчинв3,5раза(исключение–тольконаСардинииэтотпоказа-тель1:1).Другоеоченьперспективноенаучноенаправ-

лениевэтойобласти–изучениегеновстрессоу-стойчивостиирольустойчивостикразличнымстрессамвстаренииипродлениижизни.Одинизведущихученыхвмиревэтомнаправлении–докторбиологическихнаук,АлексейМоскалевизИнститутабиологииКоминаучногоцентраРАН.Облучаямолодыхмух-дрозофилмалымидозамирадиации,емуисотрудникамеголабораторииудалосьпролитьихжизньна25процентов.Авообщесегоднядлявоздействиянастрессоу-стойчивостьученыеиспользуютцелый«букет»различныхшоков:температура,химия,темнота,яркийсветит.д.Конференция«Генетикастаренияипродолжи-

тельностижизни»показалаглавное–науканако-пилаужемножестводоказательств,чтостарениеможно,какминимум,намногоотодвинуть.

итоги 2-й Международной конференции «Генетика старения и продолжительности жизни-2012»

Специалист в области механизмов клеточного старения Джуди Кампизи и директор Института геронтологии при Медицинском колледже Альберта Эйнштейна Нир Барзилай

Председатель программного комитета конференции Роберт Шмуклер Рис и Вице-президент Фонда «Наука за продление жизни» Мария Коноваленко.

В центре — Анджей Бартке, генетик-рекордсмен, сумевший продлить жизнь мыши в 2 раза

День публичных лекций был организован в Концерт-холле здания Российской академии наук

После окончания лекций обсуждения продолжались в кулуарах

Суреш Раттан, профессор Университета Аархуса, Дания, исследователь явления гормезиса и его взаимосвязи со старением, отвечает на вопросы студентов из Санкт-Петербурга


2014


ПЕРВыЙденьконференции,22апреля2012года,которыйбылобъявленднемоткрытыхпубличныхлекций,посетилооколо650человек.Основныетемыизадачиконференции:

определениенаиболееперспективныхнаправ-ленийгенетикипродолжительностижизниистарения,втомчисле:–поискгеновдолгожительства

–выявлениемаркеровбиологическоговозраста–поискфармакологическихсредствдлязамедле-ниястарения–выяснениемеханизмоввлияниявнешнейсредынаскоростьстарения–эпигенетическиеизменения,связанныеспро-должительностьюжизни–гормональныеаспектыстаренияипродолжи-тельностижизни.Именновэтихобластяхработаютисследовате-

ли,приехавшиесМосквусовсегомира.Помнениюпредседателяпрограммногокоми-

тетаконференцииРобертаШмуклераРисаизУниверситетаАрканзаса(США),запоследниене-скольколетвобластигенетикистарениясделанооченьмногооткрытий,ивозможно,главныйпрорывужесовершен.«Значительныеоткрытиясделанызапо-

следние10лет,—подтверждаетВераГорбуноваизУниверситетаРочестера(США).—СтарениесвязаносповреждениемирепарациейДНК,ге-номнойнестабильностьюимутациями,атакжереструктуризациейгеномаивозникновениеминверсийитранслокацийгенов.Свозрастомувеличиваетсячислораковыхзаболеванийипо-врежденийгенов.Что-товорганизмепроисходитнетак.КакиесигнальныепутиДНКзатронуты?Вкакихконкретномолекулахпроисходятизмене-ния?СегоднянайденбелокSIRT6,отвечающийза«ремонт»ДНКистимулирующийпроцессырепарации.ВмолодыхклеткахSIRT6способствуетвосстановлениюповрежденийпристрессе.Каконвстареющихклеткахпомогаетвосстановле-нию?Всеживыеорганизмыстареют.Иуживот-ных,которыеживутдолго,репарацияпроисходитлучше.РепарацияДНКнекоррелируетсясмассойтела—нетразницыбольшоеживотноеилима-ленькое.Выяснилось,чтодолгожителиотлича-ютсябольшейспособностьюкрепарацииДНК.Вопросвтом,можнолиэтотмеханизмперенестиналюдей?»ГруппаисследователейизРочестерскогоуни-

верситетаподруководствомВерыГорбуновойиАндреяСелуяноваизучалапроцессыстаренияумелкихживотных,сегоднячеред—задолгожи-вущимиорганизмамииживотными,которыенеболеютраком.Например,лысыйземлекопживет30летинеболеетраком.Оказалось,клеткиэтогогрызунасинтезируютмногогиалуроновойкисло-тыиракунихнеразвивается.Еслиунихудалитьизорганизмагиалуроновуюкислоту(добавитьфермент,ееразрушающий),тоэтиживотныена-чинаютболетьраком.ПомнениюдоктораАнджеяБарткеизМеди-

цинскойшколыУниверситетаЮжногоИллиной-са(США),сегоднянаблюдаетсядисбаланспо-требляемойисжигаемойэнергии,чтоприводиткдисбалансуворганизме.Решениемпроблемы

можетстатькорректировкафизическойактивно-стиинизкокалорийноепитание.ПрофессорНИИонкологииим.Н.Н.Петрова

(Санкт-Петербург),президентГеронтологическогообществаРАНВладимирАнисимовсчитает,чтосегоднямыблизкиксредствамвоздействиянапроцессыстаренияивозникновенияопухолей–инетольковэкспериментах,ноивклиниках.КлаудиоФранческиизБолонскогоуниверситета

(Италия)делаетставкунаисследованияобразажизниисостояниеорганизмалюдей-долгожи-телей,посколькуименноэтоможетдатьмногополезнойинформации.Старение–мозаичноеяв-ление,каждаяклеткаорганизмастареетсосвоейскоростьюиэтосистемнаяситуация.Фенотипста-рения,считаетитальянскийученый,—результатадаптациикнакопленнымиаккумулированнымзаболеваниям,этоиммунныйответнарепарациюДНК.«Процессстарениясложный:естьвозраст-ныеизменения,ноихможноотсрочить,—го-воритдокторФранчески.—Известныймаркерзлокачественныхопухолейбелокp53присутству-етиуженщин-долгожителей,которыенеболеютракомгруди.Хотярискзаболеванияесть,нооннепроявляется.Ещепример:ворганизмеудолго-жителейпроисходятвоспалительныепроцессы,инаблюдаетсядажеповышенныйихуровень.Приэтомнетосновныхпроявлений,которыебыкаким-тообразомнамекалинаэтипроцессы».Долгожители—достаточностройныелюди,срединихнетинсулин-резистентных.Какправило,ониимеютгипофункциющитовиднойжелезы,аихпотомкиобладаюттемжесамымгенетиче-скимнабором.Возможно,всеэтозащищаетихотрака.Ноудолгожителейчастобываетсаркопе-ния—возрастноеатрофическоедегенеративноеизменениескелетноймускулатуры,приводящеекпостепеннойпотеремышечноймассыисилы.ВнесколькихстранахЕвропыизучались2568

парсестерибратьеввозрастомсвыше90лет.БылпроведенДНК-анализунихиихпотомков,чтобывыяснитьнасколькоонинаследуютфакторыдолголетия.ПодолголетиювыделялисьФинлян-дия,северныестраны,ИталияиГреция.Оказа-лось,чтодолголетиенаследуетсяпоматеринскойлинии.ВИталииколичестводолгожителейувеличиваетсяссеверанаюг.Причемженщин-долгожителейбольше,чеммужчинв3,5раза(исключение–тольконаСардинииэтотпоказа-тель1:1).Другоеоченьперспективноенаучноенаправ-

лениевэтойобласти–изучениегеновстрессоу-стойчивостиирольустойчивостикразличнымстрессамвстаренииипродлениижизни.Одинизведущихученыхвмиревэтомнаправлении–докторбиологическихнаук,АлексейМоскалевизИнститутабиологииКоминаучногоцентраРАН.Облучаямолодыхмух-дрозофилмалымидозамирадиации,емуисотрудникамеголабораторииудалосьпролитьихжизньна25процентов.Авообщесегоднядлявоздействиянастрессоу-стойчивостьученыеиспользуютцелый«букет»различныхшоков:температура,химия,темнота,яркийсветит.д.Конференция«Генетикастаренияипродолжи-

тельностижизни»показалаглавное–науканако-пилаужемножестводоказательств,чтостарениеможно,какминимум,намногоотодвинуть.

итоги 2-й Международной конференции «Генетика старения и продолжительности жизни-2012»

Специалист в области механизмов клеточного старения Джуди Кампизи и директор Института геронтологии при Медицинском колледже Альберта Эйнштейна Нир Барзилай

Председатель программного комитета конференции Роберт Шмуклер Рис и Вице-президент Фонда «Наука за продление жизни» Мария Коноваленко.

В центре — Анджей Бартке, генетик-рекордсмен, сумевший продлить жизнь мыши в 2 раза

День публичных лекций был организован в Концерт-холле здания Российской академии наук

После окончания лекций обсуждения продолжались в кулуарах

Суреш Раттан, профессор Университета Аархуса, Дания, исследователь явления гормезиса и его взаимосвязи со старением, отвечает на вопросы студентов из Санкт-Петербурга


Роберт Шмуклер Рис, генетик, продливший жизнь червяку нематоде в 10 раз, председатель программного комитета конференции, Михаил Батин и Сергей Полотовский

Алексей Перегудов, исполнительный директор Института Биологии Старения; Алексей Москалев, сопредседатель организационного комитета конференции и Михаил Шапошников с коллегами.

Профессора Колледжа медицинских исследований имени Альберта Эйнштейна: Ян Вайг, ведущий исследователь в области эпигенетики старения и Южин Су, председатель будущей Гордоновской конференции по биологии старения в 2013 году

Вадим Гладышев, профессор Медицинской школы Гарварда, секвенировавший геном голого землекопа, Жоао Педро де Мегалес из Университета Ливерпуля, создатель базы данных Digital Aging Atlas и Дэвид Клэнси, профессор Университета Ланкастера

Бланка Рожина из Университета Коннектикутта, продлившая жизнь дрозофиле в 2 раза, Холли Браун-Борг, профессор Университета Северной Дакоты и Елена Заклицкая, соорганизатор конференции

из отзыва о конференции натальи Малыгиной, к.б.н., ведущего научного сотрудника нКц геронтологииЛЕКцИЯДжудиКампизивпервыйденьконференциипоэмоциональнойиинтеллек-туальнойнасыщенностибылпоразительна.Маленькаяхрупкаяженщина,сложеннаякакбалерина,согромнойкопнойтемно-каштано-выхволос,свыразительнымижестами,онабудтотанцеваласвойудивительныйдокладоcтаренииклеток.Всембылоочевидно,чтоееисследования–этоеежизнь!Онаина-зываетсвоидокладыистатьиоченьобразно:«Ракистарение–конкурирующиедемоны»,«Сенесцентныеклетки–хорошиегражданеиплохиесоседи».ДжудиКампизипришлавгеронтологию

изонкологии,хорошопредставляямеханиз-мыклеточногоделения,открылафеноменстаренияклетки–сенесценциюиегосвязьсвозраст-зависимымизаболеваниями.Онасформировалановоенаправлениевгеронто-логиии,безусловно,являетсяеголидером.Кампизивпервыеохарактеризоваласпец-

ифическийсекреторныйфенотипсенесцент-ныхклеток.Сенесцентныеклеткисоднойсторонывыступаютвкачествесупрессоровопухолей,посколькунеобратимоперестаютделиться,темсамымснижаярискзлокаче-ственнойтрансформацииумолодыхлюдей,асдругой–онихарактеризуютсяспецифи-ческимметаболизмом,синтезируютмного-численныепровоспалительныецитокины,ростовыефакторыипротеазы,которыеоб-ладаютсильнымпаракриннымэффектом,вы-зываявоспалениеииндукциюперерождениясоседнихпредраковыхклетоквзлокачествен-ные.Накапливаясьсвозрастом,сенесцентныеклеткиразрушаютструктуруифункциинор-мальныхтканей.Специфическийсекретор-ныйфенотипстарыхклеток–этомеханизм,обуславливающийидегенеративныезаболе-вания,излокачественныеновообразования.Важно,чтооткрытияКампизидонекоторойстепениобъясняютрецидивыприраковыхзаболеваниях,ведь,например,прилучевой

терапиираковыеклеткинетолькоуходятвапоптоз,ноистановятсясенесцентными.Отраднозаметить,чтонарезультатахееработыужеразрабатываютсялекарственныепрепараты,избирательноэлиминирующиесенесцентныеклетки,темсамым,увеличи-ваяпродолжительностьжизни.ОбэтомнаконференциисообщилАндрейГудков,одинизведущихученыхОнкологическогоинститутаРозвеллаПарка.ВовторомсвоемдокладеДжудиКампизи

рассказалаосигнальныхпутях,которыевы-зываютсенесцентностьклеток,иозначимо-стисенесцентныхклетокврепарациитканей.Сенесцентнымиклеткистановятсяиз-занару-шенийвгеномеииндуцируютрепаративныепроцессывтканях.Этаидеяоченьинтереснаисвидетельствуетотом,скольнеоднозначныпроцессы,протекающиеворганизме.Возмож-но,стареющиеклеткивкакой-тостепениобе-спечиваютадаптациюорганизмакновойдлясебяситуации.Сенесценция–альтернативаапоптозу.Этоважнодляпониманияпатогене-зазаболеваний.Так,появилисьданные,чтобелкитау,характернаяособенностьнейроновприболезниАльцгеймера,защищаютнейро-ныотапоптоза.Клеткасамасебязащищаетотгибели.Стареющийорганизмадаптируетсясамксебе,несмотрянадеструктивныепро-цессы,связанныесгормональнойперестрой-койорганизма,несмотрянаразрушительныехимическиепроцессы.Внашеморганизме,помимодеструктивныхпроцессов,существуютпроцессы,которыевос-станавливаютповреждения.Вэтомучаствуютиантиоксидантныеферменты,исложныесистемырепарацииДНК.В.В.Фролькисназвалэтипроцессывитауктом.Проблемаадаптацииорганизмакстарению,волнуетсейчасмно-гих.КлаудиоФранческиговориторемодели-рованииорганизмасвозрастом.ДжудиКампизиначалаработуповлиянию

ишемиимозганаклеточнойфенотипирас-сказалаоначалеклиническихиспытанийодногоизсамыхперспективныхгеропротек-торов–рапамицина.Онаговорит,чтодляэффективнойтерапиистарениянужныоченьнизкиедозырапамицина,алечение,возмож-но,нужнобудетпроводитькурсами.

Ричард Моримото, специалист в области мисфолдинга белков, Брайан Крэмер, изучающий причины нейродегенерации и Брайан Кеннеди, директор Института исследований старения имени Бака


2014


Роберт Шмуклер Рис, генетик, продливший жизнь червяку нематоде в 10 раз, председатель программного комитета конференции, Михаил Батин и Сергей Полотовский

Алексей Перегудов, исполнительный директор Института Биологии Старения; Алексей Москалев, сопредседатель организационного комитета конференции и Михаил Шапошников с коллегами.

Профессора Колледжа медицинских исследований имени Альберта Эйнштейна: Ян Вайг, ведущий исследователь в области эпигенетики старения и Южин Су, председатель будущей Гордоновской конференции по биологии старения в 2013 году

Вадим Гладышев, профессор Медицинской школы Гарварда, секвенировавший геном голого землекопа, Жоао Педро де Мегалес из Университета Ливерпуля, создатель базы данных Digital Aging Atlas и Дэвид Клэнси, профессор Университета Ланкастера

Бланка Рожина из Университета Коннектикутта, продлившая жизнь дрозофиле в 2 раза, Холли Браун-Борг, профессор Университета Северной Дакоты и Елена Заклицкая, соорганизатор конференции

из отзыва о конференции натальи Малыгиной, к.б.н., ведущего научного сотрудника нКц геронтологииЛЕКцИЯДжудиКампизивпервыйденьконференциипоэмоциональнойиинтеллек-туальнойнасыщенностибылпоразительна.Маленькаяхрупкаяженщина,сложеннаякакбалерина,согромнойкопнойтемно-каштано-выхволос,свыразительнымижестами,онабудтотанцеваласвойудивительныйдокладоcтаренииклеток.Всембылоочевидно,чтоееисследования–этоеежизнь!Онаина-зываетсвоидокладыистатьиоченьобразно:«Ракистарение–конкурирующиедемоны»,«Сенесцентныеклетки–хорошиегражданеиплохиесоседи».ДжудиКампизипришлавгеронтологию

изонкологии,хорошопредставляямеханиз-мыклеточногоделения,открылафеноменстаренияклетки–сенесценциюиегосвязьсвозраст-зависимымизаболеваниями.Онасформировалановоенаправлениевгеронто-логиии,безусловно,являетсяеголидером.Кампизивпервыеохарактеризоваласпец-

ифическийсекреторныйфенотипсенесцент-ныхклеток.Сенесцентныеклеткисоднойсторонывыступаютвкачествесупрессоровопухолей,посколькунеобратимоперестаютделиться,темсамымснижаярискзлокаче-ственнойтрансформацииумолодыхлюдей,асдругой–онихарактеризуютсяспецифи-ческимметаболизмом,синтезируютмного-численныепровоспалительныецитокины,ростовыефакторыипротеазы,которыеоб-ладаютсильнымпаракриннымэффектом,вы-зываявоспалениеииндукциюперерождениясоседнихпредраковыхклетоквзлокачествен-ные.Накапливаясьсвозрастом,сенесцентныеклеткиразрушаютструктуруифункциинор-мальныхтканей.Специфическийсекретор-ныйфенотипстарыхклеток–этомеханизм,обуславливающийидегенеративныезаболе-вания,излокачественныеновообразования.Важно,чтооткрытияКампизидонекоторойстепениобъясняютрецидивыприраковыхзаболеваниях,ведь,например,прилучевой

терапиираковыеклеткинетолькоуходятвапоптоз,ноистановятсясенесцентными.Отраднозаметить,чтонарезультатахееработыужеразрабатываютсялекарственныепрепараты,избирательноэлиминирующиесенесцентныеклетки,темсамым,увеличи-ваяпродолжительностьжизни.ОбэтомнаконференциисообщилАндрейГудков,одинизведущихученыхОнкологическогоинститутаРозвеллаПарка.ВовторомсвоемдокладеДжудиКампизи

рассказалаосигнальныхпутях,которыевы-зываютсенесцентностьклеток,иозначимо-стисенесцентныхклетокврепарациитканей.Сенесцентнымиклеткистановятсяиз-занару-шенийвгеномеииндуцируютрепаративныепроцессывтканях.Этаидеяоченьинтереснаисвидетельствуетотом,скольнеоднозначныпроцессы,протекающиеворганизме.Возмож-но,стареющиеклеткивкакой-тостепениобе-спечиваютадаптациюорганизмакновойдлясебяситуации.Сенесценция–альтернативаапоптозу.Этоважнодляпониманияпатогене-зазаболеваний.Так,появилисьданные,чтобелкитау,характернаяособенностьнейроновприболезниАльцгеймера,защищаютнейро-ныотапоптоза.Клеткасамасебязащищаетотгибели.Стареющийорганизмадаптируетсясамксебе,несмотрянадеструктивныепро-цессы,связанныесгормональнойперестрой-койорганизма,несмотрянаразрушительныехимическиепроцессы.Внашеморганизме,помимодеструктивныхпроцессов,существуютпроцессы,которыевос-станавливаютповреждения.Вэтомучаствуютиантиоксидантныеферменты,исложныесистемырепарацииДНК.В.В.Фролькисназвалэтипроцессывитауктом.Проблемаадаптацииорганизмакстарению,волнуетсейчасмно-гих.КлаудиоФранческиговориторемодели-рованииорганизмасвозрастом.ДжудиКампизиначалаработуповлиянию

ишемиимозганаклеточнойфенотипирас-сказалаоначалеклиническихиспытанийодногоизсамыхперспективныхгеропротек-торов–рапамицина.Онаговорит,чтодляэффективнойтерапиистарениянужныоченьнизкиедозырапамицина,алечение,возмож-но,нужнобудетпроводитькурсами.

Ричард Моримото, специалист в области мисфолдинга белков, Брайан Крэмер, изучающий причины нейродегенерации и Брайан Кеннеди, директор Института исследований старения имени Бака


2014

ОСНОВНАЯ ЗАДАЧА КОНфЕРЕНЦИИ – МОБИЛИЗОВАТь УСИЛИЯ ОБщЕСТВА, ИНВЕСТОРОВ И УЧЕНЫх ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ИДЕИ С УщЕС ТВЕННОГО УВЕ ЛИЧЕНИЯ ПРОДОЛжИТЕ ЛьНОС ТИ жИЗНИ ЧЕЛОВЕКА. В СОЧИ СОБЕРУТСЯ ВЕДУщИЕ МИРОВЫЕ ЭКСПЕРТЫ В ОБЛАСТИ ПРОДЛЕНИЯ жИЗНИ. УЧАСТНИКИ КОНфЕРЕНЦИИ УБЕДИТЕЛьНО ПОКАжУТ, ЧТО

СТАРЕНИЕ – БОЛЕЗНЕННОЕ СОСТОЯНИЕ, СВЯЗАННОЕ С ОГРОМНЫМ КОЛИЧЕСТВОМ ЗАБОЛЕВАНИЙ,

ТРЕБУЮщЕЕ ЛЕЧЕНИЯ. ИССЛЕДОВАТЕЛИ СТАРЕНИЯ РАССКАжУТ О ЕщЕ НЕОПУБЛИКОВАННЫх РЕЗУЛьТАТАх ЭКСПЕРИМЕНТОВ, ПОКАжУТ РЕАЛьНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ДЛЯ фАРМКОМПАНИЙ В ОБЛАСТИ РАЗРАБОТКИ ГЕРОПРОТЕКТОРОВ С ТЕРАПЕВТИЧЕСКИМ ЭффЕКТОМ ДЛЯ СЕРДЕЧНОСОСУДИСТЫх, НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫх И ОНКОЛОГИЧЕСКИх

ЗАБОЛЕВАНИЙ.

ПРИСОЕ ДИНЯЙТЕСь!Сопредседатели Оргкомитета:

МИхАИЛ БАТИН, президент фонда «Наука за продление жизни»

АЛЕКСЕЙ МОСКАЛЕВ, доктор биологических наук, заведующий лабораториями молекулярной радиобиологии и геронтологии ИБ Коми НЦ УрО РАН, генетики старения и продолжительности жизни МфТИ

соБытие, сПосоБное иЗМенить жиЗнь КаждоГо чеЛоВеКа СОСТОИТСЯ 6–10 АПРЕЛЯ 2014 ГОДА В СОЧИ – ЭТО МЕжДУНАРОДНАЯ КОНфЕРЕНЦИЯ

ГенетиКа старения и доЛГоЛетия

www.aging-genes2014.com

Documents

3-я Международная конференцияГенетика старения и долголетия