Ученые сконструировали фермент, который удаляет молекулярные следы старения

В мире геронтологии, где поиск средств против старения часто напоминает научную фантастику, недавно произошло событие, заслуживающее пристального внимания. Группа исследователей из биотехнологической компании Revel Pharmaceuticals, работающая в сотрудничестве с учеными из компании Calico и Университета Колорадо, опубликовала в журнале Nature Communications результаты своей работы над ферментом, способным устранять один из ключевых биохимических маркеров старения. Им удалось не просто обнаружить, а с помощью методов генной инженерии создать молекулу, которая эффективно «перерабатывает» токсичные белковые отложения, накапливающиеся в тканях с возрастом, что открывает потенциальный путь к регенерации поврежденных органов и тканей.

Чтобы понять значимость этой работы, нужно разобраться, с чем именно борются ученые. С годами в нашем организме в долгоживущих белках, например, в коллагене кожи, стенках сосудов или хрусталике глаза, накапливается вещество под названием Nε-карбоксиметиллизин, или сокращенно CML. Это соединение относится к классу так называемых конечных продуктов гликирования, которые в быту часто ассоциируются с аппетитной румяной корочкой на жареном мясе.

Однако внутри тела этот процесс не имеет ничего общего с гастрономией. Накопление CML приводит к тому, что эластичные ткани становятся жесткими и теряют свои функции. Более того, эти поврежденные белки взаимодействуют со специальными рецепторами на клетках иммунной системы, запуская каскад воспалительных реакций, которые разрушительно действуют на нервную систему и другие органы, ускоряя процессы деградации. До недавнего времени считалось, что эти повреждения являются необратимыми, и все усилия медицины были направлены лишь на то, чтобы замедлить их образование.

Именно здесь исследователи совершили настоящий прорыв, применив подход, который можно назвать «инженерией жизни». Поскольку в природе не существовало подходящего фермента, способного расщеплять CML в составе целых белков, ученые взяли существующий микробный фермент и подвергли его процессу направленной эволюции. Это означает, что они искусственно создали сотни миллионов его мутировавших версий и отбирали те, которые лучше всего справлялись с поставленной задачей.

После пяти раундов такой селекции и проверки более полумиллиарда вариантов им удалось получить искусственный фермент, получивший название CMLase. Созданный фермент оказался чрезвычайно эффективным в лабораторных условиях. При обработке поврежденных белков он удалял до 97% вредных отложений, а в тестах на реальных тканях человека — образцах кожи, артерий и хрусталика глаза пожилых людей, снижение уровня CML составило от 45% до более чем 70%.

Это открытие, безусловно, является важнейшим подтверждением концепции. Оно доказывает, что биологический возраст на молекулярном уровне потенциально обратим, и что даже такие стойкие повреждения, как накопление конечных продуктов гликирования, поддаются ферментативному «исправлению».

Однако путь от лабораторного эксперимента до клинического применения еще долог. Ученым предстоит решить сложнейшие задачи: обеспечить безопасную доставку созданного фермента в живые ткани организма, убедиться, что он не вызовет побочных иммунных реакций, и доказать, что удаление CML действительно приводит к улучшению функциональности тканей и снижению воспаления, а не просто выглядит красиво на графиках.

Тем не менее, сам факт того, что ученые смогли создать инструмент для «разборки» одного из ключевых возрастных повреждений, знаменует собой смену парадигмы. Подход, использованный для создания CMLase, открывает дорогу для разработки целого семейства аналогичных ферментов, нацеленных на другие виды возрастных белковых изменений.

В перспективе такая технология может лечь в основу регенеративной медицины нового поколения. Результат текущего исследования внушает осторожный оптимизм: созданный искусственный фермент CMLase успешно продемонстрировал свою способность в разы снижать уровень возрастных повреждений в различных тканях человека, что закладывает фундамент для будущих разработок омолаживающих терапий, способных восстанавливать структуру кожи, эластичность сосудов и прозрачность хрусталика глаза, возвращая стареющим тканям их молодые свойства.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях