Биоинженеры имитировали эволюцию, чтобы создать лекарство от старения

Ученые из биотехнологической компании Revel Pharmaceuticals (США) и Университета Колорадо сделали важный шаг к созданию лекарства, способного обращать вспять процессы старения. В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, авторы представили искусственно созданный фермент, который успешно разрушает специфические молекулярные повреждения в человеческих тканях.

Главной мишенью исследователей стало соединение под названием Nε-карбоксиметиллизин (CML). Это вещество относится к конечным продуктам интенсивного гликирования (AGEs). Интересно, что CML образуется в ходе знаменитой химической реакции Майяра — той самой, которая отвечает за аппетитную золотистую корочку, аромат и вкус при приготовлении пищи.

Однако в живом организме этот процесс носит разрушительный характер. С годами CML неизбежно накапливается на долгоживущих белках, из которых состоят наша кожа, кровеносные сосуды и хрусталик глаза. Из-за этого ткани теряют эластичность и становятся жесткими. Более того, избыток CML активирует иммунный рецептор RAGE, что запускает сигнальный каскад и приводит к хроническому воспалению, окислительному стрессу и повреждению митохондрий в клетках головного мозга.

До недавнего времени считалось, что накопление CML — это абсолютно необратимый процесс. Большинство существующих медицинских подходов были направлены лишь на то, чтобы предотвратить появление новых повреждений, но они никак не могли помочь пожилым людям, в чьих организмах эти токсичные продукты уже накопились в огромном количестве.

Чтобы решить эту проблему, научная группа решила создать принципиально новый инструмент, поскольку в природе не существовало фермента, способного эффективно очищать полноценные белки от CML. В качестве основы они взяли микробный фермент и применили метод направленной эволюции.

Биологи провели пять последовательных раундов генной инженерии, в ходе которых протестировали более 500 миллионов вариантов структуры белка. В результате им удалось вывести идеального кандидата, который получил рабочее название CMLase (ЦМЛаза). Способность нового фермента расщеплять опасные соединения проверили с помощью высокочувствительных тестов на антитела и масс-спектрометрии.

Результаты лабораторных экспериментов превзошли ожидания. На искусственно поврежденных белках CMLase за ночь уничтожил до 97% следов CML. Затем фермент протестировали на реальных биоматериалах: белках хрусталика глаза 64-летнего человека, а также на образцах кожи и артерий пожилых людей.

В тканях человеческого глаза фермент снизил уровень токсичного соединения на 45%. В образцах кожи показатель CML упал на 55%, а в участках стареющих артерий ученым удалось добиться снижения модифицированных белков более чем на 70%. Эксперимент доказал, что искусственный фермент способен эффективно работать в крайне сложной и неоднородной среде стареющего внеклеточного матрикса человека.

Пока авторы подчеркивают, что их работа — это лишь демонстрация концепции, а не готовое лекарство от старости. Впереди долгие исследования: ученым предстоит выяснить, сможет ли фермент безопасно проникать в живые ткани организма и действительно ли удаление CML способно возвращать сосудам былую эластичность и снижать уровень воспаления.

Тем не менее, данная технологическая платформа открывает дорогу для создания целого класса регенеративных препаратов, способных точечно чистить организм от молекулярного мусора.

Один тип иммунных клеток стал ключом к замедлению старения

Исследование показало обратную сторону увеличения продолжительности жизни

Просмотр телевизора связали с ускоренным старением мозга

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX