вебсайт биохакера

Сенолитики- (дасатиниб+кверцетин)

 

Ноги маленькой черной мышки болтались над столом, а животное двумя передними лапами хваталось за горизонтальную проволоку.

Спустя всего несколько секунд он потерял хватку и упал на груду постельного белья внизу.

Для мыши ее возраста - всего шесть месяцев, обычно в расцвете сил - это было довольно необычно. Молодые мыши обычно когда они умудрялись поднять задние лапы на проволоку,  в висе на всех четырех конечностях, могли продержаться минуты, а иногда и часы.

 

Был конец 2016 года, и два ветеринара отвечали за тестирование физических возможностей десятков молодых мышей в рамках исследования, проведенного гериатром из клиники Мэйо Джеймсом Киркландом .

Эксперимент был слепым, поэтому Инман и Джонсон ничего не знали о методах лечения животных, но позже они узнали, почему эта мышь, вместе с пятью другими, так плохо справилась с заданием на проволоку: две недели назад, жировые клетки-предшественники от другой мыши, которая подверглась облучению , были имплантированы в нижнюю часть ее живота.

Трансплантированные клетки были переведены в зомби-подобное состояние в результате этого, так называемый SASP фенотип; они не могут размножаться, но и не умрут. Они достигли клеточного старения. 

 

На протяжении десятилетий ученые игнорировали стареющие клетки, которые находятся в состоянии длительной остановки клеточного цикла, считая их артефактами клеточной культуры, не имеющими значения внутри живых организмов.

Но в последние годы Киркланд и другие исследователи обнаружили, что  старение как важный физиологический процесс, играет противоположные роли in vivo.

С одной стороны, считается, что стареющие клетки опосредуют развитие тканей, когда они формируются в эмбрионе, а также способствуют регенерации тканей и заживлению ран в более позднем возрасте.

Однако, поскольку эти зомби-клетки с возрастом накапливаются, то  они могут выделять воспалительные белки, которые, как считается, вызывают дисфункцию тканей и подталкивают соседние клетки к старению.

 

Исследования на животных показали, что разрушение стареющих клеток может замедлить связанный с возрастом физический упадок и улучшить общее состояние здоровья, и поэтому многие исследователи теперь рассматривают старение как движущую силу физического угасания и развитию сопутствующих заболеваний.

Киркланд считает, что стареющие клетки мало чем отличаются от патогенов, которые поражают множество тканей и вызывают различные заболевания.

Имплантация 1 миллиона стареющих клеток каждой из шести молодых мышей ухудшила их физическую форму по сравнению с контрольными мышами, которым имплантировали обычные жировые клетки.

Повторение процедуры всего с полумиллиона клеток  группе мышей немного более старшего возраста увеличивало риск  их смерти в течение года - обычно из-за рака, заболеваний легких и кишечника или нейродегенерации - в сравнении с контрольной группой.

«Пересадка стареющих клеток ускорила большинство или все болезни, от которых мыши умирают в старости», - говорит Киркланд

 

В другом эксперименте специалисты кормили 20-месячных мышей - примерно эквивалентно 57-67-летним людям - смесью двух препаратов, которые, как ранее продемонстрировал Киркланд, которые могут избирательно убивать стареющие клетки: дазатиниб,  и кверцетин-флавоноидом, содержащимся в луке и яблоках.

Всего через две недели после получения комбинированного лечения мыши пробежали дальше, лучше справлялись с другими физическими тестами и имели на 36 процентов меньше шансов умереть в следующем году по сравнению с животными, которым вводили стареющие клетки, но не принимали лекарственный коктейль,

Об это Киркланд и его коллеги сообщили в 2018 году.

Вместе с другими исследованиями эти результаты подтвердили идею о том, что уничтожение стареющих клеток может спасти старых животных от физического ухудшения, которое приходит с возрастом, и продлить продолжительность здоровой жизни без болезней. 

 

В настоящее время  исследователи, фармацевтические компании и инвесторы работают над способами уничтожения стареющих клеток в надежде, что однажды они уменьшат разрушительное воздействие старости на людей.

В последние годы появилось несколько биотехнологических компаний, которые пытались идентифицировать соединения, нацеленные на стареющие клетки, и испытывать такие «сенолитические» препараты на людях.

Национальные институты здравоохранения (NIH) недавно выделили несколько семизначных грантов для поддержки, например, тестирования фазы 2 сенолитиков для лечения рака, и, как сообщается, появилась перспектива преодоления возрастной слабости.

Привлечены инвестиции от миллиардеров, таких как соучредитель PayPal Питер Тиль и генеральный директор Amazon Джефф Безос.

Пользуясь всплеском интереса, Киркланд и другие осторожно начали волну клинических исследований, чтобы оценить, способны ли сенолитические средства лечить серьезные возрастные заболевания, такие как остеоартрит, фиброз почек и легких, а также болезнь Альцгеймера.

 

Хотя остается много вопросов о старении и его роли в процессе старения, эти исследователи утверждают, что в отличие от других агентов, рекламируемых как эликсиры молодости концепция сенолитиков выдержит испытание временем. 

«Избавления от стареющих клеток достаточно для эффективного омоложения животного - это говорит о том, что они действительно являются важным фактором старения», - говорит Лорна Харрис , молекулярный генетик из Университета Эксетера в Великобритании, изучающая старение клеток.

«Это может быть теория месяца, но, на мой взгляд, она одна из самых убедительных». 

 

Взаимодействие клеточного старения и старения 

С возрастом стареющие клетки накапливаются. Это может привести к более высокому уровню определенных белков секреторного фенотипа, ассоциированного со старением (SASP), которые, по мнению исследователей, управляют процессами, связанными со старением, и способствуют заболеваниям, связанным со старением. Ученые начинают понимать, что старение само по себе опосредуется клеточными процессами, связанными со старением.

Как связанные со старением клеточные процессы вызывают старение

Выяснение того, какие клеточные процессы вызывают старение, является серьезной проблемой для исследователей, отчасти потому, что эти пути взаимосвязаны. Кроме того, вполне может быть множество факторов, которые способствуют накоплению стареющих клеток, включая ткань или орган, о которых идет речь, генетический состав человека и факторы стресса окружающей среды, которым он подвергается.

 

Теломерная дисфункция 

Это может происходить, когда теломеры на концах хромосом становятся короче при последовательных делениях клеток или когда их внутренняя структура раскрывается, процесс, называемый «распаковкой теломер». Было показано, что оба механизма вызывают старение in vitro.

 

Потенциально онкогенные мутации

Поскольку механизмы репарации ДНК с возрастом разрушаются, клетки могут приобретать определенные мутации, особенно те, которые активируют онкогены, которые подталкивают клетки к старению.

 

Реактивные метаболиты

Некоторые клеточные органеллы, особенно митохондрии, могут генерировать активные формы кислорода (АФК), которые повреждают как митохондриальные, так и ядерные геномы и тем самым вызывают старение. Считается, что производство ROS увеличивается с возрастом.

 

Прочие процессы

Некоторые другие механизмы могут вызывать старение. Например, механический стресс может привести к старению клеток в суставах, и считается, что эпигенетический механизм, управляющий экспрессией генов, с возрастом не регулируется, что может каким-то образом вызывать старение.

Как старение может управлять процессами, связанными со старением

Считается, что хроническое воспаление и истощение стволовых клеток являются наиболее значительными последствиями старения стареющих тканей, хотя изучаются и другие эффекты. Важность этих процессов может различаться в зависимости от рассматриваемого состояния.

 

Хроническое воспаление

Стареющие клетки секретируют провоспалительные цитокины, которые вызывают хронические иммунные реакции, которые могут вызывать многие заболевания, связанные со старением.

 

 

 

Истощение стволовых клеток

С возрастом стволовые клетки по всему телу, вероятно, стареют, что ограничивает способность организма регенерировать ткань и в конечном итоге ставит под угрозу функцию ткани.

 

 

Старение в соседних клетках

Стареющие клетки могут побуждать другие клетки вокруг себя претерпевать старение за счет секреции определенных сигнальных белков, процесс, называемый «паракринным старением».

 

 

Прочие процессы

Некоторые исследования предполагают, что секреция стареющих клеток может вызывать митохондриальную дисфункцию в соседних клетках, генерируя АФК, которые вызывают повреждение тканей и старение клеток в окружающих тканях. Старые клетки также участвуют в образовании неправильно свернутых белков, таких как тау и амилоид-β, скопления которых связаны с нейродегенеративными заболеваниями и, как предполагается, сами управляют старением.

 

Обоюдоострый меч

 

Молодой Леонард Хейфлик не упустил из виду, что, хотя раковые клетки, кажется, размножаются  вечно в культуре, здоровые человеческие фибробласты - нет.

В какой-то момент после 50 делений клеток фибробласты становятся увеличенными и уплощенными и отказываются пролиферировать. Когда Хейфлик из Института Вистар в Филадельфии впервые сделал это наблюдение.в конце 1950-х большинство исследователей обвиняли неадекватные условия культивирования в очевидном отсутствии роста клеток.

 

Но с помощью серии экспериментов с цитогенетиком Полом Мурхедом Хейфлик продемонстрировал, что клетки вошли в состояние, которое он назвал старением, по-видимому, в ответ на длительный репликативный стресс.

 

Тем не менее, эта концепция была первоначально отвергнута научным сообществом, и даже когда клеточное старение в клеточной культуре стало постепенно приниматься в течение следующего десятилетия, исследователи продолжали считать, что это явление не имеет отношения к живым организмам. 

 

В 1990-х годах благодаря работе Мануэля Серрано , который наблюдал ту же увеличенную и уплощенную морфологию, которую Хейфлик описал десятилетиями ранее - на этот раз в ответ на сверхэкспрессию онкогенной формы гена регулятора роста клеток Ras.в мышиных фибробластах.

 

Возможно, клетки стареют, чтобы не стать злокачественными, предположил Серрано.

Когда клетки подвергаются формам стресса, которые обычно вызывают рак - например, повреждение ДНК из-за продолжительной репликации или другие клеточные повреждения, возникающие в старости, - они могут подвергнуться старению, чтобы избежать передачи повреждений дочерним клеткам. 

 

«Это и более поздние исследования дали« биологическую причину »существования стареющих клеток, которая заключалась в защите от рака», - говорит Билл Киз , клеточный биолог, изучающий старение в Институте генетики и молекулярной и клеточной биологии во Франции.

 

Эта идея с тех пор была подтверждена, в то время как Киз и другие обнаружили, что стареющие клетки могут влиять на биологические процессы от эмбриогенеза до индукции родов и заживления ран. (См. «Яркую сторону старения» ниже.) 

 

Однако вскоре стало ясно, что у старения есть и обратная сторона. Заинтересовавшись наблюдениями за накоплением стареющих клеток в стареющих тканях у людей, клеточный и молекулярный биолог Джудит Кампизи из Института исследований старения Бака в Калифорнии решила внимательнее изучить гены и белки, экспрессируемые стареющими клетками.

В 2008 году она и ее коллеги сообщили, что секреты стареющих клеток содержат десятки белков, таких как воспалительные и иммуномодулирующие цитокины, которые могут повредить соседние клетки.

Эти белки позже помогут объяснить многие патологические эффекты стареющих клеток в стареющих тканях. 

Тем временем генетик Mayo Clinic Ян ван Дерсен исследовал высокие концентрации стареющих клеток, которые он обнаружил у мутантной линии мышей, которые демонстрировали ускоренное старение или прогерию.

После того, как некоторые эксперименты показали, что клетки могут быть причиной симптомов у животных, ван Дерсен, Киркланд и другие разработали метод, который запускает апоптоз только в клетках, продуцирующих белок p16 - несовершенный маркер старения.

 

В 2011 году команда сообщила, что использование этого подхода для уничтожения стареющих клеток задерживает начало катаракты и других возрастных патологий в тканях тела животных и дольше поддерживает их мышечную функцию.

Позже команда ван Дерсена продемонстрировала что лечение имело аналогичный эффект у естественно стареющих мышей.

«Это была ключевая демонстрация того, что на самом деле, если вы очищаете [стареющие клетки], это существенно влияет на здоровье» , - говорит Пол Роббинс , молекулярный биолог из Университета Миннесоты, об исследовании ван Дерсена 2011 года.

Роббинс добавляет, что вместе с исследованиями Кампизи «это изменило все представления» о клеточном старении. 

 

Светлая сторона старения 

 

Исследователи обнаружили не только темную сторону старения, но и его очевидное положительное влияние на живые организмы.

 

В 1990 - х годах, клеточный биолог  Мануэль Serrano предположил , что старение может выступать в качестве механизма для подавления образования опухолей.

Серрано и другие исследователи утверждают, что когда клетки подвергаются генетическому или клеточному повреждению, которое обычно вызывает неконтролируемую репликацию, программа старения будет активирована как средство полного прекращения роста. Это спасет клетку от передачи повреждений ее потомству, а организм - от растущих опухолей. «Старение защищает нас от рака», - говорит Серрано. 

 

Стареющие клетки также могут иметь решающее значение на ранних этапах развитии. Только в прошлом году, например, Рамкумар Менон из Техасского университета  , изучающий связь плода и матери,  обнаружил,  что клетки в мембранах, окружающих человеческий плод, стареют, когда плод полностью развит, и генерируют воспалительные сигналы в матке, которые, по его мнению, действуют как сигнал к телу матери, чтобы начать роды

 

Исследования,  проведенные  Биллом Кизом , клеточным биологом из Института генетики и молекулярной и клеточной биологии во Франции, показывают, что стареющие клетки могут управлять развитием куриных эмбрионов.

В конечности стареющая клетка может «стать секреторной и начать инструктировать, информировать и сообщать другим клеткам. . . каким типом ячеек стать и как  формировать узор конечность », - объясняет Киз.

 

Многие исследователи теперь рассматривают старение как полезный процесс, который превратился в механизм развития и предотвращения рака, но он пришел с компромиссом с ущербом, который стареющие клетки могут вызывать по мере их накопления с возрастом.

Есть еще много безответных вопросов о том, как эти клетки функционируют, но ученым уже ясно, что стареющие клетки влияют на ряд возрастных патологий, по крайней мере, у грызунов.

 

Генетическое удаление стареющих клеток снижает количество атеросклеротических бляшек у мышей, улучшает развитие хряща в моделях остеоартрита на мышах, повышает прочность костей в моделях остеопороза на мышах и даже предотвращает нейродегенеративные симптомы на моделях болезни Альцгеймера .

 

Эти результаты заставили многих ученых задуматься: если очищение стареющих клеток оказало такое благотворное влияние на здоровье, можно ли разработать лекарства для этого? 

 

Рождение сенолитиков

 

Группа Киркланда в Мэйо начала поиск сенолитических агентов задолго до того, как научное сообщество убедилось в роли стареющих клеток в старении, но ему потребовались годы, чтобы разработать хорошую стратегию их идентификации.

В середине 2000-х его команда пыталась разработать токсины или антитела, которые нацелены на стареющие клетки, но ни один из этих подходов не смог убить стареющие клетки при сохранении незрелых. 

 

В 2013 году команде Киркланда пришло в голову нацелить на молекулярный механизм, который, как известно, используется стареющими клетками для противодействия апоптотических процессов, которые обычно возникают после воздействия высоких уровней продуцируемых ими вредных белков.

 

Используя биоинформатический подход, исследователи идентифицировали несколько антиапоптотических путей, которые активируются в стареющих клетках, включая определенные пути, используемые злокачественными В-клетками, чтобы избежать апоптоза и образования лимфом.

Затем они проверили одобренные лекарства и натуральные продукты, которые нацелены на эти пути и, таким образом, выборочно убивают стареющие клетки. 

К удивлению группы, два соединения оказались очень эффективными в уничтожении стареющих клеток in vitro, а также у мышей: дазатиниб, одобренный в США для лечения определенных лейкозов и лимфом, и кверцетин, который используется в качестве пищевой добавки.

«Я думал, что нам придется проверить миллионы соединений, чтобы получить лекарства, регулирующие старение», - вспоминает Роббинс, принимавший участие в этой работе. Но чтобы получить первые результаты, потребовалось менее 50 препаратов. 

на верхней панели показаны кератиноциты мыши в состоянии старения, вызванного онкогенами;

нижняя панель показывает нормальные пролиферирующие клетки. 

 

Эффективность препаратов сильно различалась в зависимости от типа клеток, потому что разные типы стареющих клеток, по-видимому, использовали разные пути для предотвращения гибели клеток.

 

Дазатиниб, который блокирует фермент, регулирующий выживание клеток, убивает только стареющие мезенхимальные клетки, такие как предшественники адипоцитов и некоторые миобласты.

 

Кверцетин, который влияет на  несколькие антиапоптотические пути, в основном удаляет стареющие эндотелиальные клетки, выстилающие кровеносные и лимфатические сосуды животных.

 

Используемые в комбинации в мышиной модели тяжелого дегенеративного заболевания легких, называемого идиопатическим фиброзом легких (IPF), инфузии дазатиниба и кверцетина улучшали функцию легких и улучшали физическое здоровье.

 

Исследователи NIH сообщили о модели болезни Альцгеймера на мышах. что тот же лекарственный коктейль уменьшил повреждение мозга и воспаление, а также замедлил скорость потери памяти в этих моделях. 

 

Хотя эти результаты обнадеживают, ван Дерсен ставит под сомнение сенолитический механизм, который, как считается, лежит в основе наблюдаемых терапевтических эффектов.

Он отмечает, что дазатиниб и кверцетин действуют на многочисленные биологические пути, что затрудняет приписывание их эффектов исключительно уничтожению стареющих клеток.

Но Киркланд утверждает, что его наблюдения, скорее всего, связаны с уничтожением стареющих клеток.

По его словам, поскольку препараты недолговечны и вводятся с перерывами, они исчезают до того, как повлекут за собой какие-либо последствия, кроме сенолитического. 

 

Тем не менее, многие исследователи ищут соединения, которые более точно нацелены на пути, участвующие в старении.

Три отдельные исследовательские группы, в том числе Kirkland лет, были определены сенолитические  свойства навитоклакса, экспериментальный препарат химиотерапии , который ингибирует компоненты конкретной B - клеточной лимфомы (BCL) путями.

 

Unity разработали три целевых сенолитических соединения и начали тестировать их на ранних стадиях испытаний: UBX1967 и UBX1325, которые ингибируют пути BCL, и UBX0101, который раскрывает ген супрессора опухолей р53, запускающий апоптоз.

 

Правда такие подходы также могут влиять и на клетки, которые вырабатывают высокие уровни белков выживания, предупреждает Киркланд.

Например, навитоклакс может оказывать побочное действие на тромбоциты и нейтрофилы, которые естественным образом производят большое количество белков BCL.

Некоторые исследователи, проводящие клинические исследования и исследования на животных, применяют эти целевые сенолитики локально, чтобы снизить риск таких побочных эффектов,  сообщили о хороших результатах.

 

Например, в 2017 году, Campisi и ее коллеги поставил UBX0101 Unity для испытания на мышах с экспериментальным остеоартритом, вводя сенолитики в месте повреждения. 9

К удивлению исследователей, устранение стареющих клеток не только уменьшило воспаление, как и ожидалось, но и ускорило развитие хряща.

 

«Это было неожиданно простым удалением клеток. . . вы действительно можете восстановить ткань », - отмечает Дженнифер Элиссефф , биомедицинский инженер из Университета Джона Хопкинса, принимавшая участие в исследовании.

 

На данный момент описано более 20 сенолитических препаратов, некоторые из которых уже были протестированы на мышах, и исследователи работают над поиском большего количества и опробованием новых подходов для этого.

Серрано, который сейчас руководит лабораторией в Барселонском институте исследований биомедицины и консультирует компанию по производству сенолитиков, которую он соучредил, говорит, что некоторые из его коллег работают над созданием Т-клеток, которые нацелены на стареющие клетки и уничтожают их, стратегия, аналогичная некоторым недавно одобренным раком. иммунотерапия.

И исследование Харриса предполагает, что, вопреки давно устоявшейся точке зрения, что старение является перманентным, этот процесс может быть обратимым за счет восстановления способности старых клеток поддерживать правильную экспрессию генов - способности, которая, как считается, снижается с возрастом.

У нее есть патент на определенные соединения, которые могут вызывать это изменение в стареющих клетках.

В настоящее время проводится несколько испытаний фазы 1, в которых сенолитики борются с возрастными заболеваниями у людей.

 

В феврале 2019 года Киркланд вместе с сотрудниками из Техасского университета и Университета Уэйк-Форест в Северной Каролине опубликовал результаты 14 пациентов с IPF, участвовавших в испытании Фазы 1 коктейля дазатиниб / кверцетин.

 

Хотя основная цель заключалась в оценке безопасности лечения, они действительно увидели признаки того, что лекарства могут работать. После приема трех пероральных доз в неделю в течение трех недель пациенты могли ходить за шесть минут дальше, чем в начале испытания, и они лучше справлялись с другими тестами своих физических способностей, такими как вставание со стула. 

 

В сентябре прошлого года команда сообщила об еще одном обнадеживающие  предварительные данные от девяти пациентов с заболеванием почек, связанных с диабетом и которые получали сенолитический комбо в рамках исследования безопасности фазы 1.

 

На основе биопсии жировой ткани, взятой у пациентов до и после лечения, команда Киркланда обнаружила, что количество клеток, положительных по p16, маркеру старения, значительно уменьшилось в крови, жире и коже.

 

Unity Biotechnologies в исследовании фазы 1 с участием четырех десятков пациентов с остеоартритом заявили, что через три месяца после одной инъекции UBX0101 в коленные суставы исследуемые почувствовали меньшую боль в коленях.

Врачи обнаружили общее улучшение функции суставов пациентов за тот же период времени по сравнению с контрольной группой, получавшей плацебо.

«[Эффект] зависел от дозы: чем выше доза, которую мы вводили, тем сильнее сигнал», - говорит он. 

Стареющие клетки в культуре

 

Все три препарата, преодолели требования  к безопасности, предъявляемым FDA и одобрено начало 2 фазы  исследования коктейля дазатиниб / кверцетин для лечения IPF и фиброза поче к, связанного с диабетом.

 

Для исследователей Unity FDA дало зеленый свет 2 фазы для UBX0101 / у 180 пациентов с остеоартритом.

Ни группа Mayo, ни Unity не ожидают побочных эффектов от самих препаратов  и подчеркивают, что дазатиниб и кверцетин имеют хорошие показатели безопасности для людей.

 

Но Киркланд обеспокоен тем, что убийство стареющих клеток может иметь и неблагоприятные последствия.

Если клетки, даже находящиеся в состоянии старения, сразу погибнут в большом количестве, то они могут изливать внутриклеточное содержимое в окружающие ткани, потенциально вызывая органную дисфункцию - явление, наблюдаемое у некоторых онкологических больных во время сурового лечения и что иммунная система пожилых людей может оказаться недостаточно эффективной, хотя   вероятность возникновения этих проблем низкая, учитывая относительно небольшое количество стареющих клеток в отдельных тканях.

По оценкам исследователей Unity , стареющие клетки составляют менее 7 процентов клеток в биоптатах тканей коленей пациентов с остеоартритом. 

 

Кампизи задается вопросом о последствиях от утраты возможностей, которые дают стареющие клетки.

Она отмечает, что некоторые из белков, секретируемых этими клетками, которые ее группа определила на протяжении многих лет, имеют решающее значение для заживления ран, и может пострадать способность организма справляться с травмами.

 

Исследователи Mayo Clinic и Unity продвигаются вперед. Киркланд говорит, что его команда планирует еще несколько испытаний для лечения серьезных заболеваний, включая остеопороз и болезнь Альцгеймера , а Unity планирует испытания других своих сенолитических соединений, UBX1967 и UBX1325, для лечения возрастных глазных заболеваний, таких как дегенерация желтого пятна.

 

В дальнейшем исследователи надеются изучить возможность применения сенолитических препаратов в качестве профилактических средств, чтобы помочь здоровым людям, но с высоким уровнем стареющих клеток, отсрочить наступление физиологического угасания  и болезней. 

 

Исследователи из Кампизи, Киркленда и Unity предостерегают от слишком быстрого продвижения по этому пути.

Некоторые представители антивозрастной индустрии уже ухватились за перспективу сбыта пищевых добавок, таких как кверцетин, в качестве новообретенных эликсиров молодости.

 

Эксперименты Киркланда и ван Дерсена увеличили среднюю продолжительность жизни грызунов - а это означает, что меньше животных умирает молодыми, - но устранение стареющих клеток не могло продлить максимальную продолжительность жизни животных.  

 

«У нас нет доказательств того, что эта стратегия - или какая-либо стратегия - продлит абсолютные годы жизни, - говорит Кампизи, - но это продлит годы здоровой жизни, которые могут быть на горизонте - если эти лекарства сработают в клинике». 

Катарина Циммер - независимый журналист из Нью-Йорка