Ученый из МФТИ и биологической компании Gero разработал стратегию, позволяющую использовать методы физики и "большие данные" из мира биологии для создания препаратов, замедляющих или останавливающих старение. Его идеи были опубликованы в журнале Frontiers in Genetics.
"Среди наиболее перспективных мишеней для первых препаратов — молекулы, циркулирующие в плазме крови, так как их ключевая роль в процессе старения поддерживается результатами экспериментов по переливанию молодой плазмы", — рассказывает Петр Федичев, заведующий лабораторией в МФТИ и научный директор Gero, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
В последние годы среди ученых заново возродился спор о том, чем является процесс старения и смерти людей и животных. Некоторые биологи и эволюционисты считают, что этот процесс не носит случайный характер, и что его контролирует своеобразная "программа смерти" — определенный набор генов, заставляющий тело дряхлеть и умирать, уступая место новому поколению себе подобных.
Другие ученые полагают, что старение является абсолютно случайным процессом накопления мутаций и случайных поломок в клетках. Это приводит к накоплению в организме так называемых "престарелых" клеток, прекращающих участие в жизнедеятельности организма из-за появления мутаций в их ДНК или достижения пределов деления. Удаление таких клеток из организма червей, как показали опыты, заметно продлило им жизнь и улучшило их жизнедеятельность.
Существование голых землекопов и других "бессмертных" животных, как отмечает Федичев, заставляет его команду предполагать, что программа старения все же должна существовать. Соответственно, ученые считают, что ее можно "взломать", используя определенные лекарства или поменяв работу связанных с ней генов.
Как найти эту программу? Федичев и его коллеги разработали стратегию, которая позволяет найти ее "следы" в данных, которые сегодня собираются крупнейшими геномными банками данных и мониторинговыми проектами, используя концепцию критической динамики, применяемую для описания процессов в физике сложных систем.
Под этим словом ученые понимают набор математических инструментов и идей, позволяющих просчитывать поведение большого числа сложных объектов, чьи взаимодействия почти непредсказуемо влияют на поведение всей системы в целом.
Эти идеи, как отмечает Федичев, можно применять не только для изучения того, как "работают" различные хаотические процессы в неживой природе, но и для поиска взаимосвязей в сложных биологических системах, к примеру, между продолжительностью жизни человека, мутациями в его ДНК, болезнями и присутствием разных белковых молекул в его крови и клетках.
Используя эти принципы, ученые из МФТИ недавно создали систему искусственного интеллекта, способную вычислять биологический возраст и вероятность преждевременной гибели человека по данным с фитнес-трекера. Вдобавок, им уже удалось продлить жизнь червям-нематодам на 20-35% с помощью лекарств, имитирующих эффекты генной терапии, а также создать набор РНК-молекул, которые увеличивали этот показатель на 30%.
Анализ работы этих генов и молекул при помощи методов физики сложных систем, как отметил ученый, указал на то, что они меняют работу организма в примерно одном направлении. Это позволяет надеяться на то, что единая "программа старения" все же существует, и что ее можно будет "взломать" в будущем.
"Среди наиболее перспективных мишеней для первых препаратов — молекулы, циркулирующие в плазме крови, так как их ключевая роль в процессе старения поддерживается результатами экспериментов по переливанию молодой плазмы", — рассказывает Петр Федичев, заведующий лабораторией в МФТИ и научный директор Gero, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
В последние годы среди ученых заново возродился спор о том, чем является процесс старения и смерти людей и животных. Некоторые биологи и эволюционисты считают, что этот процесс не носит случайный характер, и что его контролирует своеобразная "программа смерти" — определенный набор генов, заставляющий тело дряхлеть и умирать, уступая место новому поколению себе подобных.
Другие ученые полагают, что старение является абсолютно случайным процессом накопления мутаций и случайных поломок в клетках. Это приводит к накоплению в организме так называемых "престарелых" клеток, прекращающих участие в жизнедеятельности организма из-за появления мутаций в их ДНК или достижения пределов деления. Удаление таких клеток из организма червей, как показали опыты, заметно продлило им жизнь и улучшило их жизнедеятельность.
Существование голых землекопов и других "бессмертных" животных, как отмечает Федичев, заставляет его команду предполагать, что программа старения все же должна существовать. Соответственно, ученые считают, что ее можно "взломать", используя определенные лекарства или поменяв работу связанных с ней генов.
Как найти эту программу? Федичев и его коллеги разработали стратегию, которая позволяет найти ее "следы" в данных, которые сегодня собираются крупнейшими геномными банками данных и мониторинговыми проектами, используя концепцию критической динамики, применяемую для описания процессов в физике сложных систем.
Под этим словом ученые понимают набор математических инструментов и идей, позволяющих просчитывать поведение большого числа сложных объектов, чьи взаимодействия почти непредсказуемо влияют на поведение всей системы в целом.
Эти идеи, как отмечает Федичев, можно применять не только для изучения того, как "работают" различные хаотические процессы в неживой природе, но и для поиска взаимосвязей в сложных биологических системах, к примеру, между продолжительностью жизни человека, мутациями в его ДНК, болезнями и присутствием разных белковых молекул в его крови и клетках.
Используя эти принципы, ученые из МФТИ недавно создали систему искусственного интеллекта, способную вычислять биологический возраст и вероятность преждевременной гибели человека по данным с фитнес-трекера. Вдобавок, им уже удалось продлить жизнь червям-нематодам на 20-35% с помощью лекарств, имитирующих эффекты генной терапии, а также создать набор РНК-молекул, которые увеличивали этот показатель на 30%.
Анализ работы этих генов и молекул при помощи методов физики сложных систем, как отметил ученый, указал на то, что они меняют работу организма в примерно одном направлении. Это позволяет надеяться на то, что единая "программа старения" все же существует, и что ее можно будет "взломать" в будущем.
[ Регистрация | Вход ]