Как человечество может научиться управлять старением .
В Сибири зарегистрирован необычный рекорд: крошечная летучая мышь, ночница Брандта, прожила в дикой природе не менее 41 года. Причём весило это удивительное создание всего несколько граммов. Для млекопитающего таких размеров, ведущего весьма энергозатратный образ жизни, результат поразительный.
Конечно, летучая мышь — не человек. И даже не лабораторная мышь, которую можно использовать для проверки медицинских гипотез. Однако возникает любопытный вопрос: каким образом природа сумела создать столь долговечное маленькое существо? И нельзя ли, разобравшись в соответствующих механизмах, научиться воспроизводить хотя бы некоторые из них?
Впрочем, природа уже не раз подсказывала человеку решения, которые ему предстояло самостоятельно открыть. На протяжении тысячелетий люди наблюдали за птицами, пока наконец не научились летать сами. Но между наблюдением за ласточкой и созданием современного пассажирского лайнера лежит огромная дистанция. Потребовалось не только понять принципы полёта, но и разработать целую систему инженерных знаний, измерительных приборов и экспериментальных методов.
Мне кажется, исследования старения сегодня находятся примерно на таком же этапе. Мы знаем уже немало. Но от отдельных научных достижений до технологии, позволяющей радикально продлить человеческую жизнь, ещё далеко. И дело, возможно, не только в недостатке знаний.
Конструктор без чертежа
Представьте, что перед вами лежат детали сложнейшего механизма. Каждую из них исследовали опытные специалисты, составили подробнейшие описания, выяснили особенности устройства. Но вот общей схемы, позволяющей собрать из этих деталей работающую машину, у вас пока нет. Примерно такое впечатление у меня возникает при знакомстве с современными исследованиями старения.
Учёные изучают эпигенетические изменения, укорочение теломер, клеточную сенесценцию, окислительный стресс, механизмы восстановления тканей. Разрабатываются методы клеточного перепрограммирования. За каждым направлением стоят научные школы, лаборатории, эксперименты и вполне конкретные результаты.
Разумеется, эти исследования не существуют изолированно. Учёные изучают связи между различными процессами, создают модели и пытаются объяснить, как стареет организм. Но общепринятой теории, позволяющей с достаточной точностью предсказывать динамику старения целого организма и управлять ею, у нас пока нет. И здесь возникает ещё одна интересная проблема.
Наш организм непрерывно занимается собственным ремонтом. Клетки устраняют повреждения, ткани обновляются, многочисленные регуляторные системы поддерживают внутреннее равновесие. Причём всё это происходит одновременно, на самых разных уровнях. Но сами механизмы восстановления тоже стареют.
Кто ремонтирует ремонтников?
Возможно, чтобы научиться радикально продлевать жизнь, нам недостаточно исследовать отдельные повреждения и способы их устранения. Необходимо понять, каким образом организм поддерживает свою устойчивость, почему постепенно теряет способность восстанавливаться и можно ли обратить этот процесс вспять.
Подобными вопросами уже занимаются различные исследовательские коллективы. В частности, изучаются возрастные изменения физиологической устойчивости организма, создаются математические модели взаимодействия его систем, исследуются механизмы регуляции состояния тканей.
Мне представляется, что именно здесь может находиться одно из перспективных направлений дальнейшей работы: создание взаимосвязанных моделей, способных не только описывать известные процессы, но и предсказывать результаты ещё не проведённых экспериментов. Условно я называю такой подход аэродинамикой старения.
Почему старение считается нормой?
Одними лабораторными исследованиями, увы, проблему не решить. Существует ещё один вопрос, лежащий, на первый взгляд, за пределами биологии: а действительно ли человечество хочет победить старение? На словах всё выглядит вполне определённо. Мы стремимся увеличить продолжительность жизни, развиваем медицину, исследуем возрастные заболевания, пропагандируем здоровый образ жизни. Государства и общественные организации тратят немалые средства на программы активного долголетия.
Но стоит заговорить о радикальном продлении жизни или тем более о биологическом бессмертии, как характер разговора нередко меняется. То, что ещё минуту назад было серьёзным обсуждением научных перспектив, начинает восприниматься как фантастика, экзотика или несбыточная мечта.
Отчасти это объяснимо. Человечество тысячелетиями училось мириться с неизбежностью смерти. Способность не думать о собственной конечности постоянно позволяет нам спокойно работать, растить детей, строить планы и вообще заниматься повседневными делами. Однако здесь есть любопытное противоречие. Психологический механизм, помогающий человеку жить с осознанием собственной смертности, одновременно может мешать ему всерьёз задуматься о возможности изменить сложившееся положение.
К тому же мы привыкли смешивать два совершенно разных явления: накопление жизненного опыта и физиологическое старение. С годами человек действительно приобретает знания, воспоминания, мудрость, способность лучше понимать окружающих. Всё это вполне заслуженно называют богатством прожитых лет. Но почему вместе с этим богатством мы непременно должны приобретать ухудшение зрения, потерю мышечной силы, снижение способности восстанавливаться после болезней и прочие сомнительные приобретения? Одно ведь вовсе не предполагает другого.
Сам по себе факт, что старение распространено повсеместно, ещё не означает, что оно желательно или принципиально непреодолимо. Хотя, разумеется, и обратного не доказывает. Науке предстоит выяснить, насколько существенно мы способны изменять возрастную траекторию человека. А обществу — научиться обсуждать эту задачу, не подменяя научную аргументацию привычными представлениями о том, что считается естественным.
Между запретом и вседозволенностью
Культурные представления неизбежно влияют и на то, в каких условиях приходится работать исследователям. В частности, немало вопросов возникает вокруг правового регулирования медицинских экспериментов. Причём здесь сталкиваются интересы, каждый из которых заслуживает самого серьёзного отношения.
С одной стороны, история медицины знает достаточно примеров, когда во имя научного прогресса людей подвергали неоправданному риску, обманывали или попросту принуждали участвовать в исследованиях. Современная медицинская этика и соответствующие правовые ограничения возникли отнюдь не на пустом месте. С другой стороны, любой принципиально новый метод неизбежно связан с определённой научной неопределённостью. Как установить допустимые пределы риска, если сам предмет исследования ещё недостаточно изучен?
Особенно остро вопрос встаёт, когда речь заходит о генетических вмешательствах, экспериментах на животных или участии добровольцев в исследованиях новых методов лечения. Я вовсе не предлагаю предоставить учёным полную свободу действий и отменить все существующие ограничения. Но мне представляется важным обсудить, какие условия позволили бы проводить научно обоснованные исследования, сохраняя при этом права и безопасность их участников.
Ещё одна проблема — доступ к медицинским данным. Для понимания старения чрезвычайно важны длительные наблюдения за состоянием организма. Как изменяются физиологические показатели человека на протяжении десятилетий? Какие изменения происходят одновременно? Почему один человек сравнительно быстро восстанавливается после перенесённой болезни, а другой надолго теряет работоспособность?
Для ответа на подобные вопросы необходимы большие массивы информации. Однако медицинские данные относятся к наиболее чувствительным персональным сведениям, и защита их конфиденциальности совершенно необходима. Как же быть с людьми, готовыми добровольно предоставлять исследователям информацию о собственном здоровье ради развития науки?
Здесь уже существуют определённые организационные решения - например, система контролируемого исследовательского доступа к данным добровольцев UK Biobank. Подобный опыт заслуживает внимательного изучения.
Причём задача общественных организаций может заключаться не только в поиске финансирования исследований. Не менее важно создавать условия, при которых учёные разных специальностей смогут совместно работать над общими задачами, а добровольцы — осознанно участвовать в этой работе. Ведь даже самая перспективная научная идея может так и остаться на бумаге, если у её авторов нет необходимых ресурсов, оборудования и возможности провести эксперимент.
Где наш первый планер?
Но вернёмся к авиации. В начале XIX века английский изобретатель Джордж Кейли построил небольшой беспилотный планер. Это был ещё далеко не самолёт, однако аппарат продемонстрировал принципиальную возможность полёта устройства тяжелее воздуха без машущих крыльев. Впоследствии появились более совершенные планеры, способные нести человека, а в 1871 году Фрэнсис Уэнем создал аэродинамическую трубу, позволявшую исследовать воздействие воздушного потока на различные поверхности в контролируемых условиях.
Теперь конструкторам уже не приходилось всякий раз отправлять очередной экспериментальный аппарат в свободный полёт, чтобы выяснить, насколько удачно он спроектирован. Появилась возможность измерять силы, сравнивать конструкции и проверять расчёты.
Собственную аэродинамическую трубу построили и братья Райт. Полученные с её помощью данные сыграли важную роль в создании их летательных аппаратов. В декабре 1903 года состоялся знаменитый первый управляемый моторный полёт. Конечно, история авиации значительно сложнее этой короткой последовательности событий. Но мне здесь интересна сама логика развития технологии. Сначала наблюдения за природой, затем простейшие экспериментальные конструкции, измерительные инструменты, теоретические модели — и наконец работающий аппарат.
Аналогичный путь, возможно, предстоит пройти и исследователям старения. В природе существуют организмы, демонстрирующие необычные особенности долголетия. Помимо уже упомянутой ночницы Брандта, интереснейшим объектом исследований является голый землекоп — небольшой грызун, способный прожить более тридцати лет. Но существование долгоживущего животного ещё не означает, что мы знаем, как воспроизвести особенности его организма у других видов. Какое же достижение могло бы стать нашим первым планером?
Лично для меня таким результатом стало бы воспроизводимое и существенное продление здоровой жизни сложного млекопитающего. Причём не простое увеличение числа прожитых дней, когда животное уже практически утратило способность двигаться и самостоятельно существовать, а сохранение полноценной жизнедеятельности.
Например, представим себе двадцатилетнего лабрадора. Не дряхлого, едва передвигающего лапы пса, а здоровую, подвижную собаку, которая радостно встречает хозяина, бегает, играет и сохраняет свои привычные физические и когнитивные возможности.
И самое главное: столь почтенный возраст достигнут не благодаря уникальным генетическим особенностям конкретного животного, а вследствие научного вмешательства, эффективность которого удалось неоднократно подтвердить. Это было бы поистине замечательное достижение. Конечно, оно ещё не означало бы победы над старением человека. Но могло бы продемонстрировать, что существенно изменить возрастную траекторию сложного организма в принципе возможно.
Подобные задачи уже становятся предметом научных исследований. Например, компания Loyal занимается разработкой препаратов для продления здоровой жизни собак, а в рамках Dog Aging Project изучаются различные аспекты старения домашних животных, в том числе возможности некоторых экспериментальных вмешательств. Пока, однако, эти исследования не дают оснований утверждать, что проблема радикального продления жизни собак решена. Тем интереснее будет увидеть результаты.
«Аэродинамическая труба» для старения
Предположим, что наш условный двадцатилетний лабрадор действительно появился. Что дальше? Для инженерного применения недостаточно просто получить впечатляющий результат. Необходимо понять, почему вмешательство сработало, при каких условиях его можно воспроизвести и как усовершенствовать технологию. Именно для этого исследователям старения понадобится собственная «аэродинамическая труба». Разумеется, в переносном смысле.
Я представляю её как систему, объединяющую длительные наблюдения за живыми организмами, молекулярные и физиологические измерения, математическое моделирование и экспериментальную проверку полученных результатов. При этом необходимо научиться измерять не только текущее состояние организма, но и его способность восстанавливаться после различных нагрузок.
Значительную помощь здесь могут оказать современные технологии искусственного интеллекта, позволяющие анализировать огромные массивы информации и выявлять сложные взаимосвязи между различными показателями. Но каким бы совершенным ни был искусственный интеллект, окончательную проверку научной гипотезы он не заменит. По-настоящему полезной модель станет тогда, когда сможет достаточно точно предсказать результаты ещё не проведённого эксперимента. И эти предсказания впоследствии подтвердятся.
Возможно, именно так исследования старения постепенно смогут превратиться из множества отдельных научных направлений в систему знаний, пригодную для создания новых медицинских технологий. Причём определённую роль в этом процессе способны сыграть даже сравнительно небольшие общественные инициативы.
В частности, наш тюменский проект «Серебряные хвосты» объединяет владельцев возрастных домашних животных, заинтересованных в сохранении здоровья своих питомцев. В перспективе при сотрудничестве с ветеринарными специалистами это сообщество может стать площадкой гражданской науки. Наблюдения за активностью животных, изменениями состояния их здоровья и скоростью восстановления после заболеваний помогут собирать сведения, необходимые для постановки исследовательских вопросов.
Разумеется, сами по себе дневники владельцев не докажут эффективности каких-либо омолаживающих препаратов или процедур. Но они могут помочь разработать протоколы наблюдений и подготовить материал для последующих научных исследований. И это уже кое-что.
Кто заплатит за первый полёт?
В истории авиации немалую роль сыграли энтузиасты, небольшие объединения и изобретатели, зачастую работавшие на собственные средства. Братья Райт значительную часть своих первоначальных экспериментов финансировали самостоятельно. И лишь после первых успешных полётов интерес к созданной ими технологии начал приобретать совершенно иной масштаб.
Подобная закономерность характерна для многих новых направлений: значительные ресурсы нередко появляются уже после того, как работоспособность перспективной технологии была убедительно продемонстрирована. Но ведь для получения первых результатов тоже нужны деньги, оборудование, специалисты и время. Получается своеобразный замкнутый круг.
И здесь я вижу одну из главных задач общественных организаций, заинтересованных в радикальном продлении жизни. Они способны помогать перспективным исследованиям на самых ранних этапах, когда их практический результат ещё далеко не очевиден потенциальным инвесторам.
Это не обязательно означает самостоятельное финансирование дорогостоящих лабораторий. Иногда не менее полезно организовать сотрудничество специалистов, помочь собрать необходимые данные, найти добровольцев или привлечь внимание к определённой научной проблеме.
Разумеется, далеко не каждая исследовательская гипотеза подтвердится. Некоторые эксперименты закончатся неудачей. А иные результаты, первоначально казавшиеся весьма многообещающими, окажутся тупиковыми. В истории авиации неудачных конструкций тоже хватало.
Но сегодня, садясь в пассажирский самолёт, мы редко вспоминаем о том, сколько экспериментальных аппаратов так и не поднялось в воздух. Возможно, однажды нечто подобное произойдёт и с технологиями радикального продления жизни.
Я не знаю, когда человечество научится существенно изменять продолжительность собственной жизни. И тем более не берусь предсказывать, окажется ли достижимым биологическое бессмертие. Но, как мне представляется, ждать окончательного решения проблемы, прежде чем начинать действовать, было бы довольно странно. Наши возможности завтрашнего дня во многом зависят от того, какие вопросы мы задаём и какие исследования поддерживаем сегодня.
А потому я хотел бы закончить одним вопросом. Какого научного результата было бы достаточно лично вам, чтобы перестать считать радикальное продление жизни исключительно фантастической мечтой? Может быть, мыши, чью здоровую жизнь удалось бы убедительно продлить вдвое? Или нашего двадцатилетнего лабрадора, продолжающего бегать за мячом? А может быть, вы предпочтёте подождать, пока исследователи продемонстрируют не первый планер, а уже готовый пассажирский самолёт?
