Эти лизосомальные порочные круги, возможно, стоит попытаться разорвать. Одно из предположений основано на том, как мы в настоящее время лечим лизосомные болезни накопления, или ЛБН (англ. Lysosomal Storage Diseases, LSD), совокупность редких состояний, возникающих в результате мутаций в генах, кодирующих различные ферменты, содержащиеся в лизосоме. Если один из этих шестидесяти ферментов, уничтожающих мусор, сломан или отсутствует, больные не могут расщепить конкретный тип отходов, который разлагает этот фермент. Из-за этого лизосомы заполняются, к сожалению, чрезмерно быстро. Неслучайно существует около шестидесяти ЛБН, причем худшие типы вызывают смерть в младенчестве. Однако некоторые из них могут быть эффективно излечены путем обеспечения пациентов ферментом, которого им не хватает, что позволяет многим больным в зависимости от типа заболевания вести относительно нормальную жизнь. При старении вместо замены фермента, отсутствующего в организме, нам нужно было бы предоставить новые ферменты, способные помочь лизосомам избавиться от мусора, с которым они в настоящее время не могут справиться. Одним из источников могут быть бактерии. Бактерии – невероятно разносторонние организмы: они проникли почти во все мыслимые экосистемы планеты, находя способы существования на невероятно негостеприимных продуктах питания. Таким образом, вполне вероятно, что для любого типа липофусцина где-то есть бактерия, способная заниматься его перевариванием. Несколько различных групп ученых идут по этому пути, пытаясь сузить круг поиска ферментов, которые могли бы расщеплять продукты, чего наши клетки в одиночку сделать не могут.
Множество различных видов бактерий, способных разрушать отходы на основе холестерина, которые являются проблемой при атеросклерозе, было обнаружено в таких разнообразных местах, как отложения из Северного моря и кучи навоза. Одно особенно увлекательное исследование выявило некоторые ферменты, расщепляющие холестерин, в палочке Коха (Mycobacterium tuberculosis), бактерии, вызывающей туберкулез у людей. Туберкулез – это инфекция с невероятным потенциалом, когда дело доходит до уклонения от иммунной системы человека. Ее бактерии способны поглощаться и затем скрываться внутри макрофагов, посланных для их уничтожения. Как они выживали внутри этих иммунных клеток, давно было загадкой, пока не обнаружили, что они способны существовать, извлекая энергию не из чего иного, как из холестерина внутри клетки. Когда ответственные за это гены были перенесены в человеческие клетки в чашке Петри, они приобрели способность расщеплять холестерин. К сожалению, здесь необходима дальнейшая работа, поскольку продукты, на которые был расщеплен холестерин, оказались токсичными. Но если туберкулез – вероятно, один из ведущих убийц в прошлом человечества, поможет нам создать инструменты для борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями, одним из самых смертоносных врагов человечества сегодня, то это будет чистой симметрией.
Аналогичная работа над A2E, липофусцином, связанным с возрастной потерей зрения, выявила ферменты, которые также могут расщеплять его. Наиболее продвинутой в развитии является так называемая марганецпероксидаза, обычно обнаруживаемая у грибов, живущих на мертвой древесине, которые используют этот фермент для расщепления лигнинов – жестких материалов, придающих прочность древесине и коре. В статье 2018 года стартапа под названием Ichor Therapeutics сообщалось, что ученые дошли до того, что ввели ее модифицированную версию в глаза мышей и продемонстрировали, что она быстро удаляет как A2E, так и ряд других побочных продуктов в глазе, которые накапливаются в лизосомах клеток пигментного эпителия сетчатки. Они надеются превратить эту предварительную работу в лекарство под названием Лизоклеар.
Как только подходящие ферменты будут выделены и оптимизированы по эффективности и безопасности для людей, мы сможем вводить эти препараты точно так же, как для лечения ЛБН, или использовать генную терапию (подробнее об этом в Главе 8), чтобы дать клеткам возможность производить эти ферменты самостоятельно.
Последний метод заключается в том, чтобы убедить клетки выносить мусор, а не накапливать его в лизосомах. Это может быть полезно, если липофусцин состоит из слишком большого количества разнообразных продуктов для переваривания небольшим количеством дополнительных ферментов. Оказавшись за пределами клетки, в лучшем случае макрофаги пролетают мимо и собирают мусор, прежде чем полностью от него избавиться. Уже существует препарат под названием Ремофусцин, который, по-видимому, делает именно это для A2E в клетках сетчатки как мышей, так и обезьян. И в настоящее время он проходит испытания для применения при болезни Штаргардта, генетическом заболевании, при котором дегенерация желтого пятна ускоряется до такой степени, что поражает детей, а не пожилых людей. Если это сработает, его применение может быть распространено на возрастную версию болезни, и он или подобные препараты могут стимулировать другие клетки, наполненные липофусцином, избавиться от токсических запасов.
В общем, у нас есть довольно много возможностей улучшить встроенные в организм способы переработки, либо заставляя клетки делать больше, либо увеличивая их активность, чтобы избавиться от отходов, которые в противном случае не могут быть утилизированы. Лекарства, которые имитируют эффект пищевого ограничения и методы лечения, позволяющие помочь клеткам справиться с накоплением мусора, находятся на стадии разработки и могут спасти наше зрение, разум и многое другое от ухудшения в возрасте.
Амилоиды
Мы видели, что одним из неприятных свойств некоторых белков является их превращение в амилоиды. Это белки, которые, неправильно свернувшись, приобретают способность склеиваться в комки. Там, где нормальная версия белка будет спокойно заниматься своими делами, превратившаяся в амилоид неправильно свернутая версия будет искать других подобных себе и цепляться за них, в своего рода белковом паровозике. Отдельные нити амилоида известны как фибриллы и могут объединяться в более крупные скопления, называемые бляшками.
Бляшки чаще всего ассоциируются с болезнью Альцгеймера. Впервые они были обнаружены Алоисом Альцгеймером, который нашел странные бляшки между клетками и «клубки» внутри них в мозге пациента, умершего в 55 лет от типа деменции, которая теперь носит имя врача. Прошло 80 лет, прежде чем у нас появились биохимические и генетические инструменты, чтобы выяснить, что это за странные вещества, и сформулировать последовательную теорию того, что вызвало болезнь.
Первый надежный ответ о ее причине был получен из случаев с «ранним началом» болезни Альцгеймера. Это были люди, которые трагически заболели деменцией уже в возрасте двадцати лет, хотя чаще в возрасте сорока и пятидесяти, как первый пациент с болезнью Альцгеймера. Деменция, как правило, считается болезнью старения: она почти никогда не развивается до 60 лет, но затем шансы на ее возникновение растут даже быстрее, чем риск смерти, и вероятность развития болезни Альцгеймера удваивается каждые пять, а не восемь лет. Поэтому ранние случаи удивительны: почему эти люди заболевают деменцией на десятилетия раньше всех остальных?
Хотяу большинства пациентов с болезнью Альцгеймера деменция начала развиваться после 60 лет, известны случаи куда более раннего старта болезни – в 40, 30 и даже 20 лет.
