Требуется ли решение проблемы рака, чтобы избежать старения?

Интересный вопрос. Мой ответ - нет, но он требует ответа в стиле научной фантастики - по крайней мере, это выходит за рамки современных технологий, но вот:

Мои предположения

Я делаю упрощающее предположение, что старение связано только с длиной теломер. Таким образом, под «избегать старения» я предполагаю, что вы имеете в виду «избегать укорочения теломер». Также, чтобы прояснить ситуацию для других, я проясню роль теломер в старении и раке:

Теломеры при раке . Была выдвинута гипотеза, что теломеры действуют как «митотические часы», отслеживая, сколько раз клетка может делиться, прежде чем остановится. Предполагается, что этот «лимит времени» останавливает раковые клетки до того, как они станут злокачественными.

Теломеры при старении . Поскольку теломеры устанавливают ограничение на количество раз, которое клетка может делиться, это, по сути, устанавливает временной предел для организма в целом: те клетки, которые делятся быстрее (например, клетки волос и кожи), отмирают первыми (седые волосы и клетки кожи). морщины) и др.

Короткий ответ

Нет.

Длинный ответ

Все, что нам нужно сделать, это придумать способ каким-то образом «поддерживать» среднюю длину теломер на каком-то «безопасном» уровне, т. е. мы сохраняем их на уровне, достаточном для предотвращения старения, но достаточно коротком, чтобы раковая клетка не сможет размножиться до опасного числа.

Например, время от времени мы делаем «уколы для увеличения длины теломер» (конечно, это какая-то абстрактная вымышленная идея). Это похоже на добавление времени в нашу жизнь, когда оно вот-вот закончится: «О, смотрите, у меня осталось всего три месяца!», «Не волнуйтесь, с нашим новым уколом для ускорения теломер у вас будет на 3 месяца больше». !"...

Короче говоря, да.

Лучше всего думать о старении как о накоплении возрастных расстройств. Потеря теломер является одним из многих клеточных дефектов, которые накапливаются с возрастом. Другие дефекты включают окислительный стресс, накопление амилоидных белков и метаболическую дисфункцию. Хотя все они, вероятно, каким-то образом связаны, нет никаких доказательств того, что специальное предотвращение укорочения теломер остановит старение. На самом деле, хотя длина теломер примерно коррелирует с возрастом, она плохо коррелирует с такими возрастными расстройствами, как болезнь Альцгеймера .

Однако ясно, что потеря теломер является проблемой . Терапия, восстанавливающая функцию теломеразы, всегда сопряжена с риском развития рака. Большинство клеток в организме человека не экспрессируют теломеразу , а те, которые экспрессируют, часто делают это временно во время репликации. Введение функциональной теломеразы в новые клетки может только увеличить риск развития рака. Универсальное лекарство от рака значительно облегчило бы разработку методов лечения, направленных против укорачивания теломер, потому что считать рак побочным эффектом было бы не так нелепо, как сегодня.

Мне кажется, что рак — это лишь одно из многих возрастных заболеваний, которые включают в себя термин «старение». Особенно колоректальный рак имеет сильную связь между началом и возрастом, поэтому все колоноскопии рекомендуются после 50 лет. вредных мутаций во время многих делений , которые происходят в криптах толстой кишки), то я думаю, что можно с уверенностью считать это частью старения.

Чтобы остановить старение, вы должны остановить все возрастные расстройства, включая рак.

Не совсем. Однако, если предположить, что мы в конечном итоге сможем обратить вспять последствия старения, образование рака в качестве побочного продукта станет гораздо более редким. Объяснение этому немного сложно из-за сложности предмета.

Одним из наиболее фундаментальных процессов, приводящих к старению человека, является необратимое накопление геномных (и митохондриальных) мутаций ДНК. Причина этого просто в том, что случайное восстановление повреждения ДНК крайне маловероятно; ДНК — самая сложная молекула в любом организме, и когда информация в ней потеряна навсегда, мало надежды на то, что она будет восстановлена ​​с помощью одних только случайных химических реакций.

Другие важные формы дегенерации, связанной со старением, включают атеросклероз , образование конечных продуктов гликирования , накопление неперевариваемых отходов в лизосомах, а также протеинопатии (хотя они могут быть вызваны мутациями ДНК; см. ниже), такие как болезнь Альцгеймера. Укорочение теломер также можно рассматривать как форму дегенерации, связанной со старением, но оно почти наверняка не является центральным механизмом, лежащим в основе какого-либо из наиболее заметных аспектов симптоматики физиологического старения из-за его легко обратимого характера (т. наблюдали появление «бессмертных» из-за случайных мутаций зародышевой линии, вызывающих сверхэкспрессию теломеразы в стволовых клетках).

Хотя накопление мутаций геномной ДНК в конечном итоге приводит к канцерогенезу, рак на самом деле является относительно маловероятным следствием этого процесса, поскольку для трансформации, как правило, необходимы множественные ключевые мутации в нескольких онкогенах / генах-супрессорах опухолей . Таким образом, гораздо более вероятным (первоначальным) последствием накопления мутаций ДНК было бы случайное ингибирование клеточных функций путем нокаута и модификации активно транскрибируемых генов (или случайной активации молчащих генов). Это могло бы объяснить, почему в пожилом возрасте тело обычно «изнашивается»; если почти все клетки имеют некоторую степень дисфункции, мы, естественно, ожидаем, что тело в целом также будет работать плохо.

Кроме того, даже когда накопилось достаточно мутаций, чтобы потенциально вызвать рак, обычно это приводит к запуску противораковой защиты клетки и ее старению. Когда стволовые клетки стареют, они перестают делиться. Это четко объясняет, почему раны и инфекции заживают гораздо медленнее у пожилых людей. Фактически было показано, что гемопоэтические стволовые клетки со временем теряют способность к регенерации, и это коррелирует с накоплением мутаций ДНК (Rossi et al. 2007) .

Кроме того, случайные мутации ДНК также могут вызвать протеопатии (например, болезнь Альцгеймера или идиопатическую прионовую болезнь), поскольку для многих из них вам нужен только один ген, производящий «плохую версию» белка, чтобы вызвать агрегацию и гибель клеток. Как прионные белки, так и бета-амилоиды имеют тенденцию быть инфекционными (Jaunmuktane et al. 2015) , поэтому вполне возможно, что одна мутация в одной клетке может вызвать крупномасштабную дегенерацию.

Таким образом, чтобы остановить старение, вам, по крайней мере, нужно периодически исправлять повреждения ДНК, и это более или менее предотвратит рак как побочный продукт. Тем не менее, я полагаю, что было бы трудно восстановить повреждение ДНК в каждой клетке тела с помощью одного лечения (например, с помощью какой-либо терапии вирусной коррекции, когда лечение проводится внутривенной инъекцией, это было бы крайне маловероятно для чтобы терапевтическое средство достигало всех клеток каждый раз, поскольку существует предел концентрации, которую вы можете сделать). Таким образом, рак все еще может возникнуть в какой-то момент, и в этом смысле мы вполне можем оказаться в ситуации, когда мы способны обратить вспять все аспекты биологического старения, и все же люди все еще время от времени умирают от агрессивного рака.

Использованная литература:

Джаунмуктане, Зейн и др. «Доказательства передачи человеку патологии амилоида-β и церебральной амилоидной ангиопатии». Природа 525.7568 (2015): 247.

Rossi, DJ, Bryder, D., Seita, J., Nussenzweig, A., Hoeijmakers, J. and Weissman, IL, 2007. Недостатки в восстановлении повреждений ДНК ограничивают функцию гемопоэтических стволовых клеток с возрастом. Природа, 447(7145), с.725.