Telomerazė, senėjimas ir nemirtingumas

Ar kada susimąstėte apie nemirtingumą? Girdėjote posakį „Carpe diem“? Ir nutarę pasinaudoti patarimu supratote, kad juo norėtumėte naudotis dar daug kartų? Amžinas gyvenimas žmones žavėjo nuo pat civilizacijos šaknų ir, ko gero, anksčiau. Įvairios religijos siūlo amžiną gyvenimą po mirties. Bet argi nebūtų puiku gyventi ilgiau ar amžinai šioje Žemėje, šiame Kosmose? Mėgautis vynu, draugų kompanija, žydru ar žvaigždėtu dangumi ir, galbūt, savo antraja puse? Visais dalykais, kurie bent jau dvigubai pailgėjo vien dėl konvencinės medicinos pažangos.

Kad ir kokie bebūtų mūsų norai, žmonijai yra žinomi tik trys nemirtingi dalykai. Embrioninės kamieninės ląstelės, vėžys ir uošvienės. Žinoma, visus tris galima užmušti, bet mus domina, kodėl du iš minėtų dalykų nesensta.

Viena iš biologinio senėjimo teorijų teigia, kad senėjimo procesas prasideda, kai organizmo genetinėje medžiagoje pradeda kauptis defektai. Jeigu DNR grandinėse atsiranda trūkiai ar panašūs pažeidimai, tam tikri baltymai tarsi siuvėjai užlopo tas skyles, susiuva trūkius. Tačiau kaip ir patys geriausi siuvėjai negali pataisyti drabužio, kuris yra per daug sudraskytas, taip ir tie baltymai genetinei medžiagai patyrus tam žalos kiekį nesugeba jos pataisyti. Ląstelei telieka vienas sprendimas – susinaikinti, kol nepakenkė gretimoms ląstelėms – savižudybė.

Taigi įprastai ląstelės su pažeidimais dorojasi būtent šitaip. Tačiau yra vienas neišvengiamas žalos pobūdis, kurio šiais būdais išspręsti neįmanoma. Kaip žinome, ląstelės nuolat dalijasi. Tai yra reikalinga organizmo augimui ir organų funkcijų palaikymui ir iš mokyklos laikų taip pat žinome, kad organizmo DNR yra tankiai susisukusiuose dariniuose vadinamuose chromosomomis. Chromosomų galus tarsi kepurėlės dengia ilgos pasikartojančios sekos vadinamos telomeromis. Kaip kepurės žiemą mūsų ausis saugo nuo šalčio, taip telomeros saugo genetinės medžiagos galus nuo degradacijos. Tie DNR galai yra ypač pažeidžiami todėl, kad ląstelei dalijantis kas kartą genetinė medžiaga turi padvigubėti – nusikopijuoti. O kopijavimo mechanizmas yra tokio pobūdžio, kad kiekvieną kartą gaunama beveik pilna kopija su truputį sutrumpėjusiais galais. Taigi, kai ląstelės pasidalija tiek kartų, kad telomeros yra visiškai nuvalgomos, ląstelės nustoja dalintis, kadangi tolimesni pasidalijimai nukirptų reikalingą genetinę medžiagą – pasiekiamas pasidalijimų limitas, dar žinomas mokslininko Leonard Hayflick vardu. O neatsinaujinant ląstelėms jose kaupiasi įvairios šiukšlės, nereikalingi medžiagų apykaitos produktai, defektai – organizmas ima dėvėtis. (Paveiksle žemiau – chromosomos su pažymėtomis telomeromis (Jeskelioff M.)

Kodėl vėžinės ir embrioninės kamieninės ląstelės yra išimtis šiai taisyklei, o uošvienės ne? Pasirodo, visi organizmai turi geną, kuris koduoją baltymą vadinamą telomeraze (jį atrado Crader ir Blackburn 1984 metais ir gavo Nobelio premiją už šį atradimą 2009 metais). Bet tas genas įprastai yra neaktyvus ir ląstelės negamina šio baltymo, išskyrus būtent du minėtus ląstelių tipus. Telomerazės funkcija yra periodiškai prailginti telomeras, taisyti tą kepurėlę, kad ji saugotų genetinės medžiagos galus amžinai. Tai ląstelėms leidžia apeiti Hayflick limitą ir dalintis daug daugiau kartų. Teoriškai – begalybę kartų.

Bet kaip tai galėtume pritaikyti organizmų nemirtingumui? Žmonės genų inžinerijos pagalba bakterijose gamina terapinius baltymus, insuliną ir net citrinų rūgštį; į laboratorinius gyvūnų genomus įkelia fluorescentines žymes, tad tam tikro geno aktyvavimas yra vaikų žaidimas. Tačiau kas nutiktų uošvienei, jeigu visos jos organizmo ląstelės pradėtų gaminti telomerazę?

Mariela Jaskelioff ir kiti tyrimui modifikavo peles, kad jų organizmai negalėtų gamintis telomerazės, nebent į organizmą patektų specialios medžiagos – cheminio induktoriaus. Tyrimui buvo atrinkti patinėliai. Kai jie paseno, komanda tuo induktoriumi privertė pelių organizmus gaminti telomerazę (Paveikslas aukščiau – genetiškai modifikuotos pelės su įterptu genu koduojančiu „žaliai florescuojantį baltymą). Po tam tikro laikotarpio, mokslininkai pastebėjo, kad atsistatė degeneruojantys pelių nervai, sugrįžo uoslės pojūtis, atsistatė žarnynas, sėklidės bei kasa. Taigi, galime manyti, kad šiuo būdu galime ne tik sustabdyti senėjimą, bet ir susigrąžinti jaunystę. Perspektyvos uošvienei – daug žadančios.

Bet neskubėkime modifikuotis, kadangi dar daugybė klausimų yra neatsakyti. Kas skiria vėžinę ląstelę nuo paprastos ląstelės su indukuota telomerazės gamyba? Ar galime garantuoti, kad prigaminus telomerazės, ląstelės netaps vėžinėmis ir ims nesustojamai daugintis? Organizmas per daug sudėtingas, kad iškart galėtume numatyti pasekmes netgi pakeitus vieną dalyką, kuris atlieka žinomą funkciją. Bet daktaras Michael Fossel teigia, kad telomerazės pagrindu pagrįstų terapijų klinikiniai tyrimai su žmonėmis bus pradėti per ateinančius dešimt metų. Tad dar turėsime kiek pasenti prieš atjaunėdami.

Šaltiniai:

Jeskelioff M.  et all „Telomerase reactivation reverses tissues degeneration in aged telomerase – deficient mice“ 2011 nature 09603

Straipsnio autorius: Gediminas Drabavičius