База данных исследований по борьбе со старением

Одной из многочисленных причин старения, является накопление активных форм кислорода (ROS), и наибольшая их концентрация наблюдается в митохондриях — энергетических системах клетки. Одним из направлений работ Владимира Скулачева является разработка новых геропротекторов — митохондриальных антиоксидантов. Наиболее известным являются вещество SkQ1, сконструированное и синтезированное на основе пластохинона — вещества хлоропластов. На сердечных митохондриях in vitro было показано, что SkQ1 может восстанавливаться дыхательной цепью, то есть служить возобновляемым антиоксидантом многократного действия. Результаты исследований показали, что SkQ1 способен тормозить апоптоз клеток HeLa и фибробластов человека, вызванный Н2О2, увеличивать медианную продолжительность жизни у грибов Podospora anserina, рачков Ceriodaphnia affinis, дрозофил, а у мышей — до двух раз. На мышах и крысах было показано, что SkQ1 замедляет развитие таких признаков старения, как инволюция тимуса и фолликулярных клеток селезенки, уменьшение соотношения лимфоцитов и нейтрофилов в крови, остеопороз, катаракта, ретинопатия, глаукома, облысение, поседение, исчезновение эстральных циклов у самок и полового влечения у самцов и гипотермия. SkQ1 — это эффективный антиоксидант. Его задача — удаление из митохондрий избытка АФК, возникающих в процессе старения. Исследователи пришли к выводу, что антиоксидант SkQ1 снижает смертность на ранних и средних этапах старения и предотвращает появление большой группы старческих дефектов.

Используя данные, полученные на мышах, не продуцирующих остеопонтин (неколлагеновый адгезивный матриксный белок, OPN), и при применении экзогенного остеопонтина, исследователи показали влияние OPN на гематопоэтические стволовые клетки (ГСК). При отсутствии остеопонти-на количество ГСК увеличивалось, поскольку усиливалась экспрессия Jagged1 и ангиопоэтина-1 и, кроме того, уменьшалось количество апоптотических примитивных гемопоэтических клеток. Активация микроокружения стволовых клеток паратиреоидным гормоном уменьшала экспрессию OPN и останавливала увеличение количества стволовых клеток в его отсутствие. Таким образом, остеопонтин негативно регулирует количество гемапоэтических стволовых клеток, и это доказывает ключевую роль остеобластов, как клеток ниши стволовых клеток, в регуляции ГСК.

HSF1 считается главным фактором ответа на стресс, в то время как HSF2, по большей части, отвечает за клеточное развитие. Изучение этих двух транскрипционных факторов теплового шока является абсолютным приоритетом в работе лаборатории Леа Систонен. В ходе одного из исследований ученые обнаружили, что во время теплового стресса факторы HSF1 и HSF2 одновременно находятся на одном и том же участке ДНК.Изначально считалось, что для активации этих факторов необходимо образование гомотримеров, как результат связывания их HR-A/B доменов. Однако, данные гомологичного моделирования, а затем и экспериментальные данные, показали возможность формирования гетеротримеров. Таким образом, стрессовый шок влечет за собой формирование гетеротримеров HSF1 и HSF2 и их последующее взаимодействие с ДНК. Стоит отметить, что в зависимости от характера внешнего или внутреннего стимула формируются разные гетеротримеры. При ответе на тепловой стресс в основном формируются гетеротримеры, состоящие из 2 молекул HSF1 и 1 молекулы HSF2. При клеточном развитии, наоборот, образуются комплексы из 2 молекул HSF2 и 1 молекулы HSF1. Эта фундаментальная работа дала совершенно новое представление о молекулярных механиз-мах работы семейства транскрипционных факторов действия семейства HSFs.

В лаборатории Дэвида Синклэра было показано, что резвератрол имитирует положительный эффект ограничения калорийности питания, без его применения. Исследователи обнаружили, что паттерны (профили) экспрессии генов при воздействии резвератрола и органичительном питании во многом похожи. Более того, мыши, которые получали резвератрол, проявляли меньше признаков старения, включая пониженную альбуминурию, пониженный уровень воспаления, апоптоза клеток сосудистого эндотелия, повышенную эластичность аорты, низкий уровень формирования катаракты и т. д. Это исследование указывает на целый спектр положительных эффектов от применения резвератрола.

AGE (конечные продукты гликирования) способны повреждать клетки различными способами: нарушения функций белков за счет модификации, сшивки белков, индукция образования свободных радикалов, активация иммунного ответа. Накопление AGE продемонстрировано на примере разных тканей у людей, больных диабетом. Более того, исследователи из лаборатории доктора Монниера (Кливленд, США) показали, что накопление AGE может быть использовано как маркер ранней гибели мышей. В то же время обнаружено, что AGE способны накапливаться и у здоровых, но стареющих людей.

Термин «аллостатическая нагрузка» обозначает разрегулированную постоянную выработку гормонов-медиаторов стресса (адреналин, норадреналин, допамин). Постоянная выработка этих гормонов может происходить в течение долгого времени и причинять большой вред организму. Для изучения влияния аллостатической нагрузки на смертность 70-летних людей в ближайшие 4,5 года в лаборатории доктора Терезы Симен использовали набор из 10 биологических маркеров: индекс талия-бедро; систолическое и диастолическое кровяное давление; содержание в моче кортизола, норадреналин и адреналина; содержание в сыворотке крови дегидроэпиандростерона, гликозилированного гемоглобина, липопротеинов высокой плотности и общего холестерина. Аллостатическая нагрузка исследовалась дважды с интервалом в 2,5 года. По данным исследования, увеличение каждого из 10 биомаркеров повышает риск смертности в ближайшие 4,5 года на 3,3%. Оказалось, что процент смертности пациентов с высоким уровнем аллостатической нагрузки выше, чем у пациентов с низким уровнем.

1. Трансплантация клетки / Доставка лекарств Клетки млекопитающих могут быть микрокапсулированы в пределах биологически совместимой мембраны полимера, чтобы облегчить их трансплантацию. Полимер, будучи проницаемым для глюкозы и других питательных веществ, позволяет клеткам оставаться жизнеспособными и функционировать нормально (например, секретировать гормоны). Однако, мембрана непроницаема к более высокомолекулярным антителам. Сохранить жизнеспособность клеток в течение инкапсулирования (например, при воздействии на них органических растворителей) чрезвычайно трудно. Научная группа Сефтона участвует в создании новых полимеров и проектировании более эффективных процессов для производства капсул, занимается модуляцией иммунного и воспалительного ответа, использующего генетически измененные клетки в этих капсулах после внедрения.2. Разработка биоматериаловГруппа профессора Сефтона также исследует совместимые с кровью материалы. В подготовке устройств, которые используются в контакте с кровью (например, искусственное сердце, пересадка тканей, относящихся к сердечно-сосудистой системе, катетеры), должны использоваться методы растворения сгустков крови или предотвращения их формирования. Для предотвращения сгущения крови применяются антикоагулянтов (гепарин), однако их прием может привести к чрезмерному кровотечению. В прошлом подход профессора Сефтона состоял в том, чтобы ковалентно связать гепарин с материальной поверхностью, с помощью слоя покрытия поливиниловым спиртом (ПВА). Это предотвращало свертывание крови, но не решало проблемы эмболизации (закупорки сосуда) и потребления тромбоцитов. Поэтому исследовательская группа изучает причины реактивности ПВА и ведет поиск альтернтивных вариантов. Основу для этих исследований составляют цитометрия потока и другие базированные на иммунологии методики. Группа профессора Сефтона также изучает связи между коагуляцей, тромбоцитами и активацией лейкоцитов и дополнительной активацией.3.Тканевая инженерия. Университет Торонто является международным лидером тканевой инженерии. Для тканевых разработок здесь создаются мультидисциплинарные команды, состоящие из ведущих ученых, инженеров и клиницистов, членом которых является профессор Сефтон. Для решения этой проблемы группа профессора Сефтона разработала биологически совместимый полимер (poly HEMA-MMA), который подобен мягкому материалу контактной линзы. Результаты этих исследований в совокупности со знаниями о клеточной инкапсуляции помогут понять механизм воспаления, связанного с биоматериалом.

Лаборатория под руководством доктора Эдварда Сето активно занимается изучением ингибиторов деацетилаз гистонов. В частности, учеными было показано, что одна из деацетилаз HDAC3 регулируется как белок-белковыми соединениями с белком NCoR/SMRT, так и процессами фосфорилирования и дефосфорилирования, а соответственно, ферментами фосфатазами, например протеинкиназой CK2. Фосфорилирование HDAC3 по серину изменяет свойства этого фермента. HDAC8 также негативно регулируется фосфорилированием АМФ-зависимой протеинкиназой, А, которая изменяет их свойства. Производные гидкосаминной кислоты — ингибиторы HDAC LAQ824 и LBH589 — индуцируют ацетилирование и вследствие этого экспрессию гена теплового шока — HSP90, который играет определенную роль в развитие лейкемии.

Группа Даниеля Сервантеса-Лауреана изучает дисфункцию белков, вызванную окислительным стрессом при старении, диабете и онкологических заболеваниях. В настоящее время ведутся работы по количественному анализу повреждения белков и активации биологических защитных механизмов против окислительного стресса. Группа Даниеля Сервантеса-Лауреана изучала влияние рутина и его производных с помощью биомаркеров AGE таких как пентозидин, карбоксиметиллизин, флуоресцентных остатков в коллагене и автоокисления глюкозы. В ходе исследований было показано, что рутин и его производные ингибировали автоокисление глюкозы и образование пентозидина и карбоксиметиллизина. Возможно, что данные действия рутина будут способствовать улучшению здоровья, связанного с потреблением рутина. Существуют данные, что рутин, флавоноиды во фруктах и овощах и их производные обладают способностью модулировать образование продуктов ускоренного гликозилирования. Результаты исследования говорят о том, что рутин и его производные могут предотвращать гликилирование белков.

В начале своей научной карьеры доктор Майкл Села исследовал синтетические полипептидные антигены. Было обнаружено, что липидные компоненты, интересные с точки зрения иммунного ответа и нерастворимые в обычном состоянии, становятся растворимыми, если их конъюгировать с синтетическими полимерами на основе аминокислот. Один из таких конъюгатов оказался иммуногенен по отношению к сфингомиелину, и был способен связываться с ним как в водном растворе, так в физиологическом окружении, то есть в липидной мембране. На моделях различных лабораторных животных было показано, что экспериментальный аллергический энцефаломиелит вызывается димиелинизацией липидной оболочки. Исследователи под руководством профессора Села получили ряд модифицированных положительно заряженных полипептидов на основе MBP-белка. Оказалась, что введение этих полипептидов лабораторным животным препятствовало развитию у них экспериментального энцефаломиелита, а позднее был показан и их лечебный эффект. Показано, что у пациентов, получающих Copaxone, происходит индукция Th2 регуляторных клеток, секретирующих противовоспалительные и иммуносупрессивные цитокины IL-4, IL-10, TGF-β. При этом у них не активируются Th1 регуляторные клетки, участвующие в развитии рассеянного склероза. Эти работы позволили более детально понять дефекты липидсодержащих тканей и привели к пониманию механизмов демиелинизирующих заболеваний, при которых нарушается миелиновая оболочка нервных волокон. На основе этих кополимеров было создано лекарство против рассеянного склероза — Copaxone, курс лечения которым прошли или проходят около 100 000 людей.