Jesteśmy zaprogramowani na 120 lat. Odkrycie genomu i proteomu może przyczynić się do wydłużenia życia

The Human Genome Project był spektakularnym zwieńczeniem XX wieku. Pod koniec XIX wieku ludzie żyli średnio poniżej 50 lat; pod koniec XX wieku – już blisko 70. Za część sukcesu odpowiedzialne były osiągnięcia medycyny, jak szczepienia, zmniejszenie umieralności okołoporodowej matek i dzieci, wynalezienie insuliny, anrybiotyków. Dużą rolę odegrała też zmiana statusu socjoekonomicznego i poprawa warunków bytowych. Nadal jednak trudno osiągnąć górną granicę trwania ludzkiego życia określoną ostatnio na 120 lat.

(Nie)przyjazne środowisko

Dlaczego żyjemy dużo krócej? Jeśli nie jesteśmy obarczeni chorobami genetycznymi (a większość z nas nie jest), to winne są tak zwane czynniki środowiskowe, jak zanieczyszczenie powietrza, promieniowanie UV, wysoko przetworzona żywność czy mikroplastik, a także styl życia. Nasze zwykle dobrze zaprogramowane organizmy „psują” się z wiekiem. Informacja zapisana w genach zmienia się, często doprowadzając do uszkodzenia komórek, ich obumarcia albo nadmiernego wzrostu (czyli choroby nowotworowej). Dodatkowo wraz z wydłużeniem życia pojawia się więcej chorób wieku podeszłego, które wcześniej nie miały szans się rozwinąć bo ludzie umierali młodziej.

Chociaż rozwój nowoczesnej medycyny przyczynił się do poprawy zdrowia i znacznego wydłużenia średniej długości życia, to rosnący problem stanowi brak równoległego wydłużania się „zdrowej” długości życia.

– Aktualne zalecenia prewencyjne dla większości chorób cywilizacyjnych sprowadzają się do oceny bardzo ograniczonej liczby czynników ryzyka, co skutkuje niedoszacowaniem tego ryzyka w części populacji. Jednocześnie zalecenia dotyczące interwencji profilaktycznej sprowadzają się do zasady „to samo dla wszystkich”, a moment wprowadzenia zaleceń często jest odsunięty w czasie, gdy szansa zahamowania choroby jest istocie ograniczona. Rozwój wiedzy oraz możliwości molekularnych pozwala na opracowanie coraz dokładniejszych skal ryzyka, wykorzystujących również informacje genetyczne. Skale te mogą być podstawą do różnorodnych interwencji – uważa kardiolog. prof. Marek Postuła z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego.

Nad tym co zrobić aby żyć w pełnym zdrowiu dłużej i starzeć się wolniej od kilkudziesięciu lat pochyla się w swoich badaniach biolog i genetyk Miroslav Radman. A z pomocą przyszedł mu dość nieoczekiwany sojusznik – bakterie Deinococcus radiodurans.

Bakterie Deinococcus radiodurans: organizmy nie do zdarcia

Bakterie Deinococcus radiodurans należą do tak zwanych organizmów ekstremofilnych – odpornych zarówno na skrajne temperatury jak i promieniowanie. Przyczyną tej odporności okazał się proteom – który w przypadku tej bakterii pełni rolę tarczy antyoksydacyjnej – czyli ochrony przed stresem oksydacyjnym wynikającym z nieprzyjaznych czynników środowiskowych. Przy czym nie chodzi o to, że DNA tych bakterii nie ulega zniszczeniu, a o to, że te bakterie potrafią je naprawić.

Odkrycie proteomu oraz procesów proteostazy, czyli równowagi między syntezą, naprawą i rozpadem białek stanowi ważne osiągnięcie w badaniach nad starzeniem. Nieprawidłowe powstawanie i agregacja białek związane są z wieloma chorobami, m.in. z chorobą Alzheimera, chorobą Parkinsona, cukrzycą typu 2 i wieloma innymi. Wraz z wiekiem następuje m.in. spadek ekspresji i aktywności białek, co może przyczyniać się do niewłaściwego ich formowania i agregacji.

Terapie przywracające proteostazę są obiecującym podejściem do leczenia chorób związanych z niewłaściwym składaniem i agregacją białek, jednak konieczne są dalsze badania w celu opracowania skutecznych i bezpiecznych terapii – mówi dr n. med. Anna Domaszewska-Szostek, adiunkt w Zakładzie Epigenetyki Człowieka Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. M. Mossakowskiego Polskiej Akademii Nauk.

Nic dziwnego, że choć jeszcze trwało odczytywanie ludzkiego genomu (ostatnie 8 procent udało się odczytać dopiero w 2022 roku) równolegle ruszyło tworzenie mapy proteomu. Proces jest o tyle trudniejszy niż w przypadku genomu, że proteom ciągle zmienia się w odpowiedzi na czynniki środowiskowe. Prób odpowiedzi na pytanie, dlaczego się starzejemy, było już dużo: dysfunkcja mitochondrialna, skracanie telomerów czy przewlekły stan zapalny to tylko niektóre z nich. Dużo mniej jest odpowiedzi, jak starzenie skutecznie powstrzymać.

– Poznanie i zrozumienie roli proteomu w starzeniu się otwiera przed światem nauki nowe możliwości terapeutyczne w chorobach cywilizacyjnych a przed każdym człowiekiem perspektywę zdrowego i długiego życia. Jako dermatolog i pasjonatka medycyny regeneracyjnej postrzegam w tym odkryciu możliwość oferowania pacjentom terapii poprawiających i wydłużających jakość życia poprzez wspieranie procesów proteostazy. Jednym z elementów zapobiegania starzeniu się jest zdrowa skóra – mówi dermatolog, dr Barbara Walkiewicz-Cyrańska.

Nadzieje na pokonanie chorób

23 lata temu Prezydent USA Bill Clinton był pełen nadziei, że lekarze będą w coraz większym stopniu mogli leczyć choroby takie jak choroba Alzheimera, Parkinsona, cukrzyca i rak poprzez atakowanie ich genetycznych korzeni. – Dzisiaj uczymy się języka, w którym Bóg stworzył życie. Nabieramy coraz większego podziwu dla złożoności, piękna, cudowności najbardziej boskiego i świętego daru Boga. Dzięki tej głębokiej nowej wiedzy ludzkość jest bliska zdobycia ogromnej, nowej mocy uzdrawiania. Nauka o genomie będzie miała realny wpływ na życie nas wszystkich, a jeszcze bardziej na życie naszych dzieci. Zrewolucjonizuje diagnostykę, profilaktykę i leczenie większości, jeśli nie wszystkich chorób człowieka. – mówił prezydent Clinton. Kierujący the Human Genome Project Francis Collins dodawał: Z pokorą i podziwem mówię, że dostaliśmy się po raz pierwszy do wycinka naszej własnej instrukcji, wcześniej znanej tylko Bogu. Wykonujemy tę pracę z ogromną odpowiedzialnością. Historycy uznają to za punkt zwrotny. Naukowcy za kilka lat będą mieli problem z wyobrażeniem sobie, jak badaliśmy biologię człowieka bez sekwencji genomu.

Dziś rzeczywiście trudno to sobie wyobrazić. Ale mimo ogromnych postępów medycyny, droga do pokonania najgroźniejszych chorób jest bardzo daleka. Miroslav Radman sformułował hipotezę naprawy DNA w 1970 roku. Marc Wilkins po raz pierwszy użył terminu proteom w 1994 roku. W 2000 r. ogłoszono odczytanie ludzkiego genomu, a pełna jego sekwencja została odczytana w 22 lata później. Kiedy uda nam się wykorzystać proteom w wydłużeniu naszego życia w zdrowiu?

Autor: Karol Poznański