Биотехнологии о продлении молодости

Когда речь заходит про биотехнологии, невозможно обойтись без понимания основ клеточной биологии и, в частности, без понимания, что такое клетка, ген, геном и экспрессия генов.
Поэтому я бы хотела начать с объяснения некоторых терминов и концепций биологии клетки и клеточной генетики.
Вот это рисунок клетки, очень схематичный рисунок.
В самом центре этого рисунка находиться элемент, который называется – ЯДРО КЛЕТКИ и внутри этого клеточного ядра содержиться ДНК, то образование, в котором храниться вся информация о том, что мы представляем из себя, как биологический субъект.
 Структуры, хранящие информацию о нас, называются хромосомы.
И вокруг хромосом, как показано здесь на рисунке, плотно обвиваются наши ДНК.
И если размотать эту цепочку, то будет видно, что она состоит из отдельных участков – индивидуальных генов. Каждый из этих генов содержит информацию, которая представляет собой уникальный кирпичик, из которого строится конкретный человек.
Человек, его тело и организм состоят из около 50 триллионов клеток. И каждая клетка содержит полный комплект ДНК. И в каждом этом комплекте ДНК находиться порядка 20 тысяч генов.
Я уже упомянула о том, что каждый ген служит строительным кирпичиком вашего организма.
Но возможно сейчас прозвучит термин, с которым вы пока не знакомы, но он очень важен для понимания той науки, которая стоит за созданием новых биотехнологий.
Каждый из генов нашего организма отвечает за создание определенного продукта, но выработка этого продукта из расчета на один ген – различна. Некоторые из них вырабатывают много того, что должны, другие – недостаточно. И как раз это и определяет степень (концепцию) экспрессии гена. Экспрессия – это скорость (подобно поезду-экспрессу)
 В нашем случае – это активность генов. Экспрессия некоторых генов находиться на невысоком уровне, а у других – степень экспрессии высокая.
Понятие "Экспрессия" генов не измеряется в категориях – хорошая экпрессия или плохая экспрессия, каждый из генов имеет свою собственную экспрессию.
Генетики – это ученые, которые изучают гены.* И их очень интересует возможность измерить величину экспрессии каждого гена. И для этого учеными биологами-генетиками была разработана специальная цветная шкала, которая позволяет хорошо укладывать в различные цветовые комбинации величину экспрессии генов.
Если экспрессия гена находиться на невысоком уровне, то он окрашивается в один из цветов зеленой части спектра. А если ген имеет высокую экспрессию, то при нанесении на эту цветовую палитру, он окрашивается в красной части спектра.
Вы помните, что я упоминала, что в каждой ДНК находиться около 20 тысяч генов. Это может показаться безумием, но учёным, для разработки новых биотехнологий, позволяющих продлевать молодость, приходиться иметь дело со всеми 20 тысячами генов.
Важно так же понимать, что каждый ген не только обладает собственным размером экспрессии, или собственной величиной экспрессии, а ещё и то, что экспрессия наших генов различна в разные периоды жизни человека.
На картинке показаны два разных гена, один имеет низкую экспрессию, другой – высокую.
И далее мы видим, как сильно меняется величина экспрессии генов, когда возраст человека увеличивается. Вплоть до того, что может получиться прямо противоположная картинка.
У гена, который имел высокую экспрессию, когда человек был молод, с течением времени, в результате старения, экспрессия понижается, а экспрессия гена, который был менее активен в молодости - возрастает.
Таким образом становиться понятно, что важно не просто изучать степени экспрессии генов, велика она или мала, важно обеспечить сохранение того уровня экспрессии генов, который был у человека в молодости. И на этой цветовой палитре очень хорошо видно, что у гена, у которого была низкая активность в молодом возрасте, с возрастом экспрессия повышается, и аналогично, ген, у которого была высокая экспрессия в молодости, с возрастом – снижается, перемещаясь в другую часть спектра.
Это концепция, которая называется “Концепцией Экспрессии Генов” имеет исключительную важность для понимания, как работают сегодняшние биотехнологии в целом.
Как же генетики изучают экспрессию генов и исследуют ее на протяжении нашей жизни?
Для этого учёными был разработан специальный генетический чип.
В этом небольшом окошке темного цвета храниться огромное количество информации.
Фактически один единственный чип способен измерить весь геном человека, все 20 тысяч генов. Каждая из этих точек обозначает один из 20 тысяч генов, которые измеряются данным чипом.
И можно использовать такой генетический чип для измерения экспрессии всех генов конкретного человека в разные периоды его жизни. При этих замерах, точки, обозначающие экспрессию отдельных генов, будут в течении жизни изменять свой цвет, в зависимости от изменения экспрессии.
Чтобы еще лучше проиллюстрировать вам Концепцию Экспрессии генов, я хочу рассказать вам совершенно замечательную историю об исследовании экспрессии генов у однояйцевых близнецов.
Эти две близняшки родились в 1908 году. Этой фотографии сто лет и она была сделана, когда девочкам было по пять лет. Это однояйцевые близнецы, т.е. их ДНК идентичны.
Они действительно выглядят одинаково? Как вы считаете?
Согласны, что они абсолютно идентичны, т.е. совершенно одинаковы, как внешне, так и внутренне.
Теперь давайте посмотрим, как они выглядели в 12 лет. Они по-прежнему выглядят одинаково?
А на фотографии где им 21 год? Они тоже очень похожи..
А теперь давайте посмотрим на фотографию, когда им исполнилось по 102 года. А сейчас они выглядят одинаково?
Их конечно можно принять за сестер, они похожи друг на друга, как родственники, но они уже не так похожи, как однояйцевые близнецы.
Какой из этого можно сделать вывод?
Если ДНК является той инструкцией, в соответствии с которой построен наш организм, как может так получиться, что в старости два организма с идентичными ДНК выглядят по разному? Что у них изменилась ДНК? Нет, ДНК не меняется никогда.
И вот именно здесь вступает в дело замечательная наука, изучающая экспрессию генов.
Здесь представлены хромосомы четырех человек. Правая часть представлена хромосомами близнецов. Желтая часть – это хромосомы близнецов молодого возраста, а красная – это хромосомы близнецов пожилого возраста. Вы помните, что хромосомы состоят из ДНК и то отличие в цветах, которое мы видим на фотографиях, оно обусловлено именно экспрессией генов. И если посмотреть на окраску хромосом близнецов молодого возраста, маленьких детей, то мы видим, что отличия в цветах практически – нет, потому что отсутствует различие в экспрессии их генов. Но ДНК близнецов пожилого возраста, уже начинают различаться по цвету, потому что в силу РАЗНЫХ УСЛОВИЙ ЖИЗНИ взрослых людей, у них по-разному меняется экспрессия генов.
Я хотела бы еще раз подчеркнуть, что ДНК как молодых близнецов, представленных здесь, так и ДНК пожилых людей, они продолжают оставаться абсолютно идентичными друг другу, только ЭКСПРЕССИЯ их генов С ВОЗРАСТОМ ИЗМЕНЯЕТСЯ!
И если наш возраст влияет на экспрессию генов, то разве не интересно узнать, какие пищевые компаненты, какие нутриенты могут повлиять положительным образом на то, как будет меняться экспрессия наших генов с возрастом.
Теперь остаётся ответить только на один вопрос: Какие же преимущества молодости столь ценны и для людей сохранит их так желательно  ?
Вы знаете, на что в первую очередь жалуются люди, когда говорят о старении?
В первую очередь – это усталость. Даже до того, как люди начинают жаловаться на появление морщин, они начинают жаловаться на чувство усталости. Но это даже не усталость, как таковая, что приводит к этому ощущению, это недостаток жизненных сил.
И это снижение жизненных сил может начинаться в наших организмах задолго до того момента, когда мы готовы это признать. На самом деле, люди начинают порой жаловаться на недостаток жизненных сил и энергии порой в достаточно молодом возрасте – около 30 или сразу после тридцати лет.  Но самое значительное падение уровня энергии происходит в возрасте за 50 -60 лет. Так что же такое жизненные силы и жизненная энергия, если мы хотим сделать исследование именно этого вопроса своей целью, нам нужно входит в эту концепцию, это понятие. Безусловно, понятие жизненные силы, включает в себя определенные характеристики энергии. В основном считают, что это физическая энергия, это так, но не только физическая энергия является показателем наших жизненных сил. Он включает в себя еще два таких показателя, как ментальная энергия (умственный компанент) и сексуальная энергия. И именно на эти области падения жизненной энергии люди в основном начинают жаловаться, когда начинают стареть. Они жалуются на упадок физических сил, на снижение функций связанных с работой мозга – снижение функции запоминания, концентрации внимания, способности к критическому анализу и построению сложных аналитических конструкций. А так же на снижение сексуальной энергии. И когда мы начали исследовать все процессы, связанные с жизненными силами организма, мы стали брать для исследования образцы различных тканей, в которых сосредоточена жизненная энергия. Не так уж трудно определить какие собственно ткани организма в первую очередь отвечают за умственную энергию,
Основные ткани организма, которые согласно нашим выводам имеют наибольшую важность для жизненных сил человека – это ткани мозга, сердца и мышечная ткань.
И интересный вывод, который мы сделали из наших исследований, заключается в том, что ткани именно этих органов особенно богаты митохондриями. (Слайд с митохондрией)
Вы конечно помните этот схематичный рисунок, который я вам показывал в начале презентации. Видите эти розово-фиолетовые структуры, элементы рисунка. которые входят в структуру клетки, это – митохондрии. Именно в митохондриях пища, которую мы съедаем и воздух, который мы вдыхаем, преобразуются в жизненные силы (энергию). Но с митохондриями, по мере того, как мы стареем, происходят две вещи: во-первых – начинает сокращаться общее количество митохондрий, которые содержатся в наших клетках, а во-вторых -  эффективность работы тех митохондрий, которые сохраняются в наших клетках, тоже начинает снижаться. Т.е. получается, что с возрастом и общее количество митохондрий в организме уменьшается и работать они начинают уже не с той эффективностью. Митохондрии содержатся не в каждой клетке нашего организма.
И в зависимости от того, что это за клетка, к какому типу относится данная клетка, у ее митохондрий различные функции. Давайте себе представим, что в данном случае мы рассматриваем клетку головного мозга.  И по мере того, как мы стареем, в этой клетке головного мозга становиться все меньше и меньше митохондрий. А в результате мы наблюдаем снижение умственной энергии, умственной активности. Давайте представим, что это клетка мышечной ткани, и по мере того, как мы стареем, в ней содержиться все меньше и меньше митохондрий. А конечный результат – это меньшая физическая активность.
Так что, в независимости от того, о какой клетке идет речь, митохондрия в этой клетке отвечает за производство энергии организма.