Бессмертные. Почему гидры и медузы живут вечно, и как людям перенять их секрет

Это чудесное поведение вызывает очевидный вопрос: может ли теломераза сделать для целых людей то, что делает для клеток в пробирке? Судя по статьям в популярной прессе 1990-х годов, вполне простительно так думать. Эта история о теломерах как простых часах деления клеток и теломеразе как способе их восстановления настолько проста для понимания, что размножается подобно клеткам с активной теломеразой. Тот факт, что мы пока массово не сидим на таблетках, удлиняющих теломеры, вероятно, говорит вам, что все оказалось немного сложнее.

Самая очевидная проблема – рак. Чтобы образовать опухоль, раковая клетка должна делиться снова и снова, а это значит, что она должна остановить критическое сокращение своих теломер. В результате почти 90 % раковых заболеваний реактивируют теломеразу, чтобы избежать клеточного старения. Остальные 10 % используют механизм, известный как альтернативное удлинение теломер, или ALT (от англ. alternative lengthening of telomeres) – аббревиатура, которая, как темная материя и темная энергия в астрофизике, существует прежде всего для того, чтобы скрыть тот факт, что мы очень мало знаем, что это такое и как оно работает. Активной теломеразы самой по себе недостаточно, чтобы превратить клетку в раковую, но мы бы предпочли не ставить никаких галочек в контрольном списке рака, если можно этого избежать.

Это беспокойство было подтверждено первыми экспериментами с использованием теломеразы в организмах более сложных, чем тетрахимена. Ученые добавили дополнительные копии гена теломеразы в организм мышей и, хотя заметили некоторые преимущества – в том числе более толстая кожа и быстрее растущие волосы, – также обнаружили, что повышался риск развития рака. Исследования, проводимые в противоположном направлении, в которых удаляется естественный ген теломеразы у мышей, показали, что недостаток этого фермента подавляет рост опухоли. Таким образом, казалось довольно ясным, что теломераза является прораковым ферментом, и это осознание разрушило иллюзии насчет ее применения как метода борьбы со старением.

Таким образом, теломеры, по-видимому, – ключевой компонент клеточных противоопухолевых механизмов. Помимо того, что концы хромосом не склеиваются друг с другом, а важные части ДНК не расщепляются во время деления клеток, как мы узнали в Главе 4, они также используются для защиты целых организмов от рака благодаря вмешательству эволюции. Подсчитывая, сколько раз клетка делилась, теломеры обеспечивают механизм, который позволяет найти клетки, которые делали это слишком много раз. Если клетка достигнет предела делений и в итоге станет стареющей, это может спасти вашу жизнь. Вот почему теломераза отключается в большинстве клеток взрослого человека[58]. Тем не менее фермент явно не может быть полностью удален, даже при отсутствии рака. Например, крайне важно, чтобы эмбрионы обладали способностью восстанавливать теломеры между поколениями, чтобы жизнь детей не была остановлена короткими теломерами их родителей и вид не вымер

[59].

Плюрипотентные стволовые клетки, будь то эмбриональные или индуцированные, постоянно используют ее, чтобы теломеры оставались длинными, позволяя клеткам делиться бесконечно. Она также активна в некоторых взрослых стволовых клетках, таких как ГСК, вырабатывающих кровь, но только настолько, чтобы замедлить, а не полностью предотвратить укорочение теломер. И иногда в Т-клетках во время инфекции, когда им нужно быстро размножаться, чтобы противостоять конкретному врагу, на которого они нацелены.

Врожденныйдискератоз – это заболевание, при котором человек ускоренно стареет.

Эволюция, похоже, ведет искусную игру, оптимизируя использование теломеразы. Динамика теломер, как это часто бывает, является биологическим компромиссом между избеганием старения и раком. Самый крайний пример – редкое генетическое заболевание, известное как врожденный дискератоз (ВДК), которое, как мы теперь знаем, вызвано очень короткими теломерами. У пациентов возникают проблемы с быстро делящимися тканями, такими как кожа, волосы и кровь, и они испытывают что-то вроде ускоренного старения с быстрым поседением волос, легочными симптомами и остеопорозом. Есть даже мрачная ирония в том, что пациенты с ВДК более восприимчивы к определенным видам рака. Это происходит потому, что действительно короткие теломеры вызывают состояние, называемое кризисом. И, если клетка не стареет, хаос в ее ДНК может привести к вызывающим рак мутациям. А недостаток теломеразы ослабляет иммунную систему, которая в противном случае могла бы отследить его раньше.