Теломеры и теломераза. Фермент теломераза – потенциальный опухолевый маркер и мишень противоопухолевой терапии

Самым обсуждаемым в последние годы способом борьбы со старением оказались вовсе не пластические операции, а новинка из области генетики - активатор теломеразы ТА-65. С 2013 года этот препарат появился на российском рынке. О том, как стареет человеческий организм и о том, как можно замедлить и обратить вспять этот процесс, по просьбе сайт рассказывает Галина Орлова, генеральный директор «Теломерейс Активейшн Сайенсес», врач-гинеколог:

• ООО «Теломерейс Активейшн Сайенсес» - российская компания, основанная в 2011 году, являющаяся официальным эксклюзивным дистрибьютером в России и СНГ.

Галина, мы знаем, что ученые бьются над проблемой старения уже тысячи лет. Можно ли говорить о том, что современная наука достоверно разобралась в причинах этого процесса?

Мы начинаем стареть с момента нашего зачатия. Клетки приступают к делению сразу, как только начинают формироваться органы и ткани. Мы рождаемся, взрослеем, затем приходит период увядания - наши органы и ткани изнашиваются, стареет кожа, ощущается недостаток физических сил. Существует множество теорий старения, три основных продемонстрированы в таблице:

Теория	В чем суть?	Цель корректирующих мероприятий
Свободно-радикальная	В процессе старения увеличивается количество свободных радикалов, приводящих к окослительному стрессу, повреждающему жизненно важные макромолекулы	Борьба с окислительным стрессом
Эндокринная (Дильмана)	Морфологические и функциональные изменения в органах происходят в связи с дефицитом гормонов, среди которых наиболее значим дефицит половых гормонов	Устранение гормонального дефицита
Теломерная	При каждом делении клетки теломеры сокращаются, достигая в определенный момент критического уровня, при котором клетка больше не может делиться - она стареет либо умирает	Восстановление длины критически коротких теломер, предотвращение их эрозии

Основная и связующая для всех теорий - теломерная, изучать которую начали еще в середине прошлого столетия. В 1961 году ученый по фамилии Хейфлик установил, что клетка может делиться лишь строго определенное количество раз. Этот лимит в дальнейшем получил название «лимит Хейфлика ». Клетку, которая перестала делиться, то есть стала сенесцентной (престарелой), ждут три варианта развития событий:

• первый - впасть в анабиотическое состояние, когда клетка и не живет и не умирает, выделяя продукты жизнедеятельности;
• второй вариант - это умереть или окончить жизнь самоубийством (апоптоз);
• и третий вариант - мутировать и переродиться в раковую. То есть, когда клетка становится старой, один из главных рисков - развитие ракового процесса.

С нами происходит то же самое, что и с клеткой. Когда мы становимся старыми, мы можем впасть в неактивное состояние, заболеть раком или умереть. Чем старше мы становимся, тем выше риск каждого из этих исходов.

Отчего же зависит продолжительность жизни клетки? Почему она перестает делиться?

Всем известно, что внутри клетки находится ядро, а внутри ядра - хромосомы, своеобразные сейфы с генетической информацией. Ученые открыли, что на концах каждой хромосомы есть теломеры - особые образования, которые не несут генетической информации, а выполняют защитную функцию.

Теломеры играют важную роль в процессе деления клетки - они обеспечивают стабильность генома:

• защищают хромосомы от деградации и слияния в процессе репликации;
• обеспечивают структурную целостность окончаний хромосом;
• защищают клетки от мутаций, старения и смерти.

Именно длина теломер и определяет биологический возраст человека. Ученые выяснили, что клетка перестает делиться в тот момент, когда длина хотя бы одной теломеры достигает предельно короткой величины. Природа все создала умно: чтобы уберечь наш геном и предотвратить возможные мутации, клетка перестает делиться именно тогда, когда кончается защита.

При этом, состояние теломер определяет не только продолжительность жизни одной клетки, но и состояние органов, систем и организма в целом. Люди с короткими теломерами быстро устают, теряют жизненные силы, у них рано появляются морщины, часто возникают простудные заболевания, повышен риск получения сердечно-сосудистых патологий, канцерогенеза, заболеваний репродуктивной системы, органов зрения и других возрастных недугов.

Какие заболевания развиваются у людей с короткими теломерами в первую очередь?

Наиболее распространенными являются болезни сердечно-сосудистой системы. У лиц с короткими теломерами в 3 раза выше риск внезапной смерти от сердечного приступа и развития болезней коронарных артерий. Выявлена также взаимосвязь коротких теломер с развитием артериальной гипертензии и хронической сердечной недостаточности.

Существует множество доказательств того, что укорочение теломер связано с развитием рака. У пациентов с дискератозом (врожденная патология - «болезнь коротких теломер») в 1000 раз повышен риск развития рака языка и примерно в 200 раз - риск развития острой миелоидной лейкемии. Кроме того, врожденный дискератоз вызывает преждевременное старение кожи. При анемии для пациентов с наиболее короткими теломерами в 4-5 раз повышен риск трансформации заболевания в миелодисплазию или лейкемию.

Лишенные теломер концевые участки хромосом выявляются в клетках костного мозга пациентов за годы до появления клинических симптомов. Кроме того, имеются данные о взаимосвязи между длиной теломер и риском развития слабоумия и сахарного диабета.

А существуют ли способы вернуть коротким теломерам исходную длину?

Именно такой вопрос был поставлен учеными сразу после обнаружения взаимосвязи между старением и длиной теломер. В 1971 году советский ученый Алексей Матвеевич Оловников предположил, что в организме человека есть не только теломеры, но и фермент, который может их наращивать - он получил название теломераза. В период с 1985 по 2005 год трое американских ученых - Элизабет Блекберн, Кэрол Грейдер и Джек Шостак - обнаружили теломеразу и доказали, что она способна наращивать теломеры. В 2009 году это открытие было удостоено Нобелевской премии.

Однако, судя по всему, теломераза активна далеко не всегда? Иначе проблема старения не стояла бы перед человеком столь остро?

Этот фермент есть в организме каждого из нас, но в большинстве клеток он «дремлет»или имеет низкую активность, которая еще более затухает с возрастом. Но есть исключения. В половых клетках человека(сперматозоиды и яйцеклетки) высокая теломеразная активность наблюдается в течение всей его жизни. Аналогично и в стволовых клетках, которые способны делиться неограниченно долго. Более того, у стволовой клетки всегда есть возможность дать две дочерние клетки, одна из которых останется стволовой ("бессмертной"), а другая вступит в процесс дифференцировки (приобретет свое функциональное предназначение в организме). Именно поэтому они являются постоянным источником разнообразных клеток организма.

Как только потомки половых или стволовых клеток начинают дифференцироваться, активность теломеразы падает и их теломеры начинают укорачиваться. В клетках, дифференцировка которых завершена, активность теломеразы падает до нуля, и с каждым клеточным делением они с неизбежностью приближаются к моменту, когда навсегда перестанут делиться. Вслед за этим наступает кризис и большинство клеток погибают.

Активность теломеразы рассматривается как возможный маркер физиологического резерва организма. А длина теломер - это «клеточные часы»,ограничивающие число возможных делений клетки, а значит и продолжительность ее здоровой жизни. Нобелевский лауреат 2009 года Элизабет Блэкберн предположила, что теломераза, помимо удлинения концов теломер, защищает их структуру, нарушение которой также грозит гибелью клетки. Интересен и тот факт, что отдельные структурные элементы теломеразы имеют также свое функциональное предназначение в клетке.

Может ли человек самостоятельно активировать теломеразу в своем организме?

Да, активность теломеразы можно стимулировать. К некоторому повышению функции этого фермента, а значит и увеличению длины теломер, приводит умеренная физическая нагрузка, в меньшей степени - витамины и полиненасыщенные жирные кислоты, содержащиеся в здоровой пище.

В целом, длина теломер у людей, ведущих правильный образ жизни, значительно больше, чему тех, кто злоупотребляет алкоголем, курит, не следит за своим питанием и весом, ведет малоактивный образ жизни. К ее ускоренному сокращению ведут также стресс и вирусные заболевания.

Разумеется, с момента появления теломер-теломеразной гипотезы старения начались и поиски вещества, способного активировать теломеразу, с целью замедления процесса старения. Крупнейшая Американская биотехнологическая компания Geron Inc нашла молекулу, ставшую основой .

Что представляет из себя этот препарат?

Вышеупомянутая молекула была выделена из экстракта корня астрагала перепончатого- лекарственного растения, издавна применяющегося в китайской медицине как средство, предотвращающее развитие рака. В химическом составе данного экстракта содержится более 2000 молекул. И только одна из них способна активировать теломеразу наших клеток - она была названа TA-65.

Сам процесс экстрагирования и очистки этой молекулы - технологически очень сложный и многоступенчатый. Необходимо не только распознать ее среди остальных, но и добиться максимальной степени отделения от примесей. Запатентована и сама молекула и способ ее получения и переработки. Для изготовления минимальной партии ТА-65 необходимо переработать около 5-6 тонн корня астрагала. Очевидно, что доза активного веществаTA-65, находящаяся в 1 капсуле, сопоставима с несколькими литрами экстракта. Учитывая, что для получения выраженного эффекта необходим как минимум трехмесячный курс лечения, заменить его ежедневным приемом нескольких литров обычного экстракта корня астрагала невозможно.

Как ведет себя ТА-65 при попадании в организм?

Попадая в кровь, молекула проникает в клетку и включает ген, отвечающий за временную актививацию теломеразы. Активированная теломераза начинает достраивать конечные участки хромосом, путем добавления нуклеотидных оснований. Нарастив таким способом теломеры, клетка получает дополнительную возможность делиться, функционировать и продолжать жить -по сути превращаясь из стареющей в молодую и активную. Весь этот процесс зеркально отражается и на организме в целом.

После прекращения приема TA-65 теломераза вновь «засыпает». Таким образом, ее активация является временной и контролируемой. Максимальная концентрация действующего вещества в крови достигается через 3 часа после приема препарата.

Мы сейчас говорим о гипотезах или же существуют научные подтверждения эффективности ТА-65?

К настоящему времени мы располагаем данными довольно большого количества научных исследований, которые проводились в трех направлениях:

• на клетках вне организма (клеточных культурах) - invitro;
• на животных;
• на людях.

Исследования первой группы показали, что добавление ТА-65 к клеточной культуре клеток продлевает жизненный цикл клетки и позволяет преодолеть лимит Хейфлика.

Первое документальное подтверждение обратимости возрастных изменений у млекопитающих под воздействием активатора теломеразы было опубликовано в журнале The Nature в 2011 году. Подопытные мыши имели короткие теломеры и минимальную активность фермента теломеразы. У них наблюдались выраженные дегенеративные нарушения в органах, повреждения ДНК в хромосомах, сильно пострадал мозг. Мыши не имели потомства, быстро старели и жили в среднем 43 недели.

В возрасте 30-35 недель, т.е. уже весьма преклонном, им ежедневно в течение месяца вводился активатор теломеразы. В результате длительность жизни мышей увеличивалась до 80 недель. У них удлинялись теломеры, восстанавливалась активность теломеразы, уменьшались повреждения ДНК в хромосомах и дегенеративные изменения в органах: яичках, селезенке, кишечнике и мозге. Восстанавливалась способность давать потомство. Таким образом, наблюдалось очевидное и выраженное омоложение животных. При этом, ни у одной из мышей не развился рак.

Вот что сказал о полученных результатах руководитель работы доктор Рональд ДеПиньо: «Представьте, что человека в возрасте 75-80 лет вернули к состоянию 40-50-летнего. Примерно это мы успешно проделали на мышах».

А как повел себя препарат при тестировании на людях?

В январе 2007 года была запущена программа PattonProtocol-1 («Протокол Паттона») с участием добровольцев. Активатор теломеразы ТА-65 принимали 114 человек в возрасте63 ± 12 лет, 72% из которых были мужчины, 54% участников - носители цитомегаловирусной инфекции. Результаты исследования были опубликованы в журнале «Rejuvenation Research» в 2010 году. Оказалось, что ТА-65:

• удлиняет критически короткие теломеры (что было подтверждено измерениями в 2-х независимых лабораториях Repeat Diagnostics и Richard Cawthon;
• омолаживает иммунную систему;
• не приводит к развитию побочных эффектов.

Участники исследования сообщили об улучшении зрения, половой функции, нормализации веса, повышении уровня энергии и выносливости, гибкости, остроты мышления. Кроме того, отмечалось уменьшение количества появлений возрастных пигментных пятен, улучшение общего состояния кожи, волос и ногтей.

В дополнение к очевидной положительной иммунной реконструкции, прием ТА-65 оказался способен улучшить показатели метаболизма углеводов и липидов, а также состояние сердечно-сосудистой и костной систем.

• Основные завершенные исследования ТА-65:

Тип исследования	Автор	Содержание и выводы
Эпидемиологические	Katharine Shaefer	110 000 добровольцев, 3 года наблюдений. В группе пациентов, у которых теломеры были на 10% короче, уровень смертности был на 23% выше
	P. Willeit	787 добровольцев, 10 лет наблюдений. Добровольцы с критически короткими теломерами в 3 раза больше рискуют заболеть раком и в 11 больше - умереть от него по сравнению с теми, у кого длина теломер была максимальной
In vitro	Woody Wright	Добавление активатора теломеразы к клеточной культуре продлевает жизненный цикл клетки и позволяет преодолеть предел Хейфлика
	Fauce SR, Jamieson BD, Chin AC	TA-65 является эффективным активатором теломеразы в неонатальных кератиноцитах и фибробластах, вызывает временную контролируемую активацию теломеразы в соматических клетках
На лабораторных животных	Mariela Jaskelioff, Florian L. Muller, Ji-Hye Paik	Возрастные изменения у млекопитающих обратимы: применение активатора теломеразы у мышей позволило продлить жизнь с 43 до 86 недель, уменьшились дегенеративные изменения в органах, восстановилась способность давать потомство. Ни у одной мыши не было случаев развития рака
	Maria Blasco	TA-65 удлиняет короткие теломеры и увеличивает продолжительность периода здоровой жизни взрослых мышей без увеличения заболеваемости раком
Открытое клиническое исследование	Patton N, Harley CB	Открытое исследованиеб 114 добровольцев. Снижение процента стареющих цитотоксических (CD8+/CD28-) Т-клеток, снижение процента коротких теломер. TA-65 является эффективным активатором теломеразы в клетках иммунной системы человека

• Текущие исследования и их цели:

Исследование	Автор и содержание	Окончание
ЦМВ (Цитомегаловирусная инфекция)	Antonio Celada, Antiaging Group University of Barcelona, Spain. 125 человек 12 месяцев. Контролируемое исследование сравнения длины теломер, иммунологических и других биомаркеров старения у взрослых ЦМВ+, принимающих ТА-65 в высокой, низкой дозе или плацебо
Метаболический синдром	University of Connecticut. 45 человек, 6 месяцев. Пилотное клиническое исследование эффективности ТА-65 при метаболическом синдроме (оценка влияния на инсулинорезистентность, оксидативный стресс и воспаление)	Закончено, обработка результатов
ВМД (возрастная макулярная дегенерация - дистрофия сетчатки глаза)	Chippewa Valley Eye Clinic, Wisconsin. 44 человека 18 месяцев. Пилотное исследование оценки эффективности ТА-65 на ранних стадиях ВМД	I квартал 2015 года

Как давно этот препарат поставляется в РФ и где его можно купить?

В России «ТА-65» представлен с июня 2013 года. Реализуетсяв сети аптек A5, AVE, Самсон Фарма, Вита (Самара), Планета Здоровья (Пермь, Москва) и ведущих клиниках столичного региона (Клиника Профессора Калинченко, Клиника Валлекс-М), Тюмени (Нео-Клиник). Ежедневная доза зависит от возраста: от 40 до 50 лет рекомендуется 1 капсула в сутки, в возрасте от 50 до 60 лет - 2 капсулы в сутки, старше 60 лет - 4 капсулы в сутки.

Собрана ли уже какая-то статистика по результатам использования ТА-65 именно в нашей стране?

Длину теломер можно измерить с помощью лабораторных методов анализа. В США и Европе такие измерения проводятся с 2007 года, с момента появления продукта. Когда препарат появился в России, мы задумались о возможности проведения таких анализов у нас. Методики измерения теломер уже имелись, но, за отсутствием спроса, никто из врачей не назначал такой анализ, а сами пациенты о нем не знали.

Совместно с лабораторией Архимед мы запустили проект по измерению теломер в Москве. Также, открыта лаборатория в Тюмени в NEO-Clinic и в Санкт-Петербурге в клинике «Древо Жизни». С мая 2014 года лаборатории активно работают, у нас уже есть первые данные по пациентам, которые сдавали кровь до начала применения минимального курса и после. Исходя из полученных результатов можно сделать вывод оположительной тенденции в процессе увеличения длины теломер на российских пациентах.

Сегодня наша компания предоставляет бесплатную возможность сдать кровь на длину теломер всем пациентам, купившим одну упаковку ТА-65 90 капсул. Для этого необходимо зарегистрироваться на нашем сайте www.ta-65.ru в личном кабинете и ввести уникальный код, располагающийся под крышкой картонной упаковки. После этой процедуры вы получите возможность дважды сдать кровь на определение длины теломер (до начала приема ТА-65 и через 6 месяцев после начала приема). Здесь же можно проверить подлинность купленной вами упаковки по уникальному коду. Говоря об эффектах от приема ТА-65 важно отметить его положительное воздействие на иммунную систему. Именно поэтому пациенты, принимающие активатор, чувствуют прилив сил, реже подвергаются простудным заболеваниям, у них реже происходит обострение хронических заболеваний, например, при герпесе. Известно, что иммунная система играет важную роль в защите нашего организма и от раковых процессов.

А вот что говорит об опыте использования ТА-65 у своих пациентов профессор кафедры эндокринологии РУДН, ФПК МР, Леонид Олегович Ворслов: «Первое, что отмечают наши пациенты - это прилив сил, жизненной энергии, которых так не хватает после сорокалетнего рубежа. Связано это со старением иммунной системы. Именно она отвечает за наше хорошее самочувствие, способность противостоять болезням и сохранять энергию молодости. И именно иммунная система в первую очередь реагирует на прием ТА-65, запуская механизмы обновления и увеличения продолжительности жизни иммунных клеток. Отвечая на вопрос «как быстро пациент ощутит эффект?», правильнее говорить о результатах после курса приема, который составляет 3 месяца. И этот результат будет индивидуален для каждого, в зависимости от исходного уровня и состояния пациента, а также от его возраста. Понятно, что в 38-45 лет человека еще не слишком беспокоят усталость, нарушения памяти и внимания. И в этом возрасте правильнее говорить о сохранении вышеперечисленных функций на должном уровне, об их поддержании. Т.е., если вы начали принимать ТА-65 в 38-40 лет, у вас есть возможность в 50 лет выглядеть и чувствовать себя на 38-40. А вот те пациенты, которые начали прием с 50-ти лет - смогут в полной мере ощутить подъем жизненной энергии и положительные изменения в своем организме. Вирусные заболевания при приеме ТА-65 отступают. Люди, подверженные частым простудным заболеваниями или входящие в группу риска (медицинские работники, учителя и др) сообщают об уменьении или полном их отсутствии в сезоны вспышек. Отмечают также уменьшение количества эпизодов герпесо-вирусной инфекции или полностью избавились от обострений. Конечно, женская часть наших пациентов в первую очередь обращает внимание на улучшение состояния волос, ногтей и кожи. Клетки эпидермиса (кожа) - это вторая система, после иммунной, которая очень быстро реагирует на прием активатора теломеразы. Безусловно, улучшение общего самочувствия, появление сил и бодрости, повышение настроения и собственной привлекательности положительно сказываются на сексуальной активности и успехах в этой сфере нашей жизни»

В целом, наблюдения за пациентами, принимающими TA-65, ведутся с 2007 года, с того самого момента, как продукт появился в продаже. Среди десятков тысяч людей, принимающих его на протяжении всего этого времени, не выявлено серьезных побочных эффектов.

А возможно ли что активация теломеразы стимулирует удлинение теломер не для отдельных клеток, а для всех тканей организма в целом, не исключая и клетки с различными патологиями (в т.ч. онкологическими). Проще говоря, может ли активация теломеразы вызвать рак?

Ваш вопрос возвращает нас к началу интервью. Одна из основных функций теломер - это защита генетической информации хромосом при делении клеток. Как я говорила ранее, существует множество доказательств того, что именно укорочение теломер связано с развитием рака и является предрасполагающим фактором кразвитию ряда онкологических заболеваний. Так, короткие теломеры лейкоцитов могут предсказывать развитие рака, синдрома Беретта и язвенного колита.

Критически короткие теломеры неспособны защитить хромосомы от повреж¬дения при делении клетки. И если критически короткой величины достигает хотя бы одна теломера, в клетке происходит резкое изменение метаболизма, в первую очередь - нарушение репликации ДНК. В этот момент запускаются механизмы клеточного старения и разрушения. Затем до окончательной гибели клетки может пройти от нескольких месяцев до нескольких лет. Именно в этот период под воздействием генетических мутаций клетка может переродиться в раковую. Таким образом, риск развития рака у человека появляется как только его теломеры достигают предельно короткой длины, а не наоборот.

В то же время, у большинства раковых клеток теломеры бесконечно длинные. Чем же это обьясняется?

Раковый процесс очень сложен по своей природе и активация теломеразы не является пусковым механизмом в нем, а следовательно, не выступает причиной рака. Представьте себе клетку, у которой теломеры сократились до критически короткой величины. Клетка попадает в кризисное состояние и может быть подвержена генетическому сбою или мутации, что приведет к раковому процессу. Этот сбой или мутация никак не связаны с активностью теломеразы извне или внутри. А15% всех опухолей поддерживают длину теломер на должном уровне в отсутствии теломеразы. Таким образом, в этих злокачественных клетках действует другой (не теломеразный, а скорее рекомбинантный) механизм, известный как «альтернативное удлинение теломер» («Alternative Lengthening of Telomeres»).

Риск возникновения рака возникает тогда, когда более выражены признаки клеточного старения, что наиболее характерно для пожилых людей. Современный образ жизни, стресс, злоупотребление лекарствами приводят к недостатку отдельных теломеразных компонентов, и к более раннему фенотипическому старению с потерей функции на клеточном и системном уровне. Активация теломеразы может предотвратить раковое перерождение:

• во-первых, потому что за счет омоложения снижается вероятность хромосомных перестроек в клетках,
• а во-вторых, потому что теломераза может увеличить продолжительность жизни иммунных клеток, улучшив их способность находить и уничтожать раковые клетки.

Ранее уже указывалось, что активация теломеразы в нормальных клетках приводит к их омоложению без признаков озлокачествления. В 2012 году в Японии было проведено исследование, в ходе которого подтвердилось, что активация теломеразы извне не может привести к раковому процессу либо как-то его усугубить.

Первая система, которая реагирует на прием TA-65 - это иммунная система, которая играет огромную роль как в самом раковом процессе, так и в его предотвращении. Каждый миг в организме человека образуются раковые клетки. Этот процесс является непрерывным. Но иммунная система их распознает и уничтожает. С возрастом теломеры в иммунных клетках становятся короче, система теряет способность справляться с раковыми и патологическими образованиями. Наращивая теломеры в имунных клетках, ТА-65 позволяет поддерживать иммунитет организма на очень высоком уровне. Умеренная и контролируемая активация теломеразы не только снижает и предотвращает риски развития онкологических процессов, но и, вероятно, помогает с ними бороться.

Еще одно исследование показало, что длина теломер влияет на дифференцировку раковых клеток in vivo. Ученые из института рака в Японии продемонстрировали, что принудительное удлинение теломер в раковых клетках способствует их дифференцировке, что может уменьшить степень злокачественности опухоли. Результаты указывают на то, что удлинение теломер раковых клеток смягчает поведение уже существующей опухоли.

Существуют ли аналоги TA-65? В чем преимущество данного препарата?

К сожалению, у ТА-65 нет конкурентов. Год назад мне посчастливилось прочесть книгу, которая называется «Грани бессмертия», в ней описывается поиск и открытие теломеразы и то, как ее исследователи получили Нобелевскую премию. Авторы подтверждают, что на сегодняшний день ТА-65 - это единственный доступный людям активатор теломеразы. Надеюсь, в будущем появятся новые средства, позволяющие продлить здоровую жизнь.

Обещает ли производитель добиться повышения эффективности ТА-65?

Да, мы думаем об этом. Более того, есть планы уже в этом году вывести на рынок новый продукт, который будет следующей ступенью в anti-age направлении, позволит сохранить всю уникальность существующих наработок и усилить воздействие на процессы, связанные со старением, а так же совместит в себе дополнительную протекцию от наиболее губительных процессов в организме, присоединяющихся с возрастом.

Как видят производители дальнейшую судьбу препарата и пациетов, принимающих его?

С научной точки зрения, активация теломеразы и ТА-65 - это не только омоложение и, даже не столько омоложение - это вопрос о сохранении здоровья и поддержания качества жизни. Ведь все болезни у нас, как правило, появляются после сорока лет.200 лет назад, когда продолжительность жизни была заметно меньше, чем сегодня, человек не сталкивался со многими современными недугами. Например, женщина не знала что такое климакс, так как умирала еще до его наступления. В наше время, имея возможность прожить и 80, и 90 лет, мы увеличили время не только своего счастливого существования, но и количество заболеваний, ассоциированных с возрастом. Канцерогенез, заболевния органов зрения, репродуктивной, костной и сердечно-сосудистой системы - все они связаны со старением клеток и, соответственно, с сокращением длины теломер.

TA-65 и теломерная теория - это не только молодость и продление жизни, это повышение качества жизни, ее уровня. Благодаря эстетической медицине в 60 лет можно казаться на 10-15 лет моложе, но то, что происходит внутри организма сказывается на всем, в том числе и на нашей способности носить эту молодость, пребывая в бодрости и хорошем самочувствии.

Очень важно не казаться моложе, а быть моложе - это один из основных тезисов, который мы пытаемся донести до наших врачей и пациентов

В Европе и США теломерная теория старения изучается достаточно давно. В прошлом году я побывала на конгрессе, который так и назывался «Теломеры, теломераза и заболевания». В течение трех дней работы обсуждался вопрос влияния длины теломер на развитие самых разных патологий. Были представлены результаты научных исследований, демонстрирующие важность сохранения длины теломер.

В России эти данные появились совсем недавно, и для меня это означает только одно: если раньше мы не знали о существовании взаимосвязи между длиной теломер и патогенезом многих заболеваний, то в будущем нас ожидает множество открытий, которые помогут предотвратить эти заболевания, вывести нас на качественно новый уровень жизни, поможет привнести больше радости, успеха и благополучия в нашу жизнь. Только представьте сколько еще открытий может совершить человек, сколько жизненных целей достичь, разрешить загадки Вселенной, если у него для этого будет самое главное - его Здоровье! А сейчас у нас в руках есть реальный инструмент для управления своим возрастом и здоровьем изнутри и снаружи - ТА-65!

1.2. КОРОТКИЕ ТЕЛОМЕРЫ И РАЗВИТИЕ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Существует множество доказательств того, что укорочение теломер ассоциировано с развитием рака и, возможно, является предрасполагающим фактором для развития ряда онкологических заболеваний. Примером тому служат врожденные заболевания, в основе которых лежит первичная дисфункция теломеразы и, в частности, врожденный дискератоз. Врожденный дискератоз был первым идентифицированным у человека генетическим заболеванием, причиной которого является нарушение системы поддержания длины теломер. Это заболевание характеризуется гиперпигментацией кожи, ороговением эпителия, дистрофией ногтей и прогрессивной апластической анемией. У пациентов с врожденным дискератозом в 1000 раз повышен риск развития рака языка и примерно в 200 раз - риск развития острой миелоидной лейкемии . При апластической анемии, не связанной с дискератозом, для пациентов с наиболее короткими теломерами (при отсутствии мутаций) риск злокачественной трансформации заболевания в миелодисплазию или лейкемию повышен в 4-5 раз.

Наряду с другими изменениями, лишенные теломер концевые участки хромосом выявляются в культурах клеток костного мозга пациентов за годы до появления клинических симптомов злокачественных заболеваний. Так короткие теломеры лейкоцитов являются прогностическим фактором развития рака при синдроме Беретта (метаплазия слизистой оболочки и стриктуры пищевода в результате пищеводного рефлюкса) и язвенном колите .

Сотрудники Инсбрукского медицинского университета наблюдали за 787 участниками итальянского проспективного исследования Bruneck с 1995 по 2005 год. Возраст добровольцев составлял от 40 до 79 лет. В начале исследования у них определили длину теломер в лейкоцитах капиллярной крови. На тот момент у всех участников признаков рака обнаружено не было. За годы исследования у 11,7% добровольцев появилось какое-либо злокачественное новообразование. Рак кожи, кроме меланомы, не учитывался. Средняя длина теломер у пациентов с раком оказалась значительно меньше, чем у остальных участников исследования. После введения поправки на другие факторы риска оказалось, что по сравнению с теми, у кого длина теломер максимальна, добровольцы с самыми короткими теломерами в 3 раза больше рискуют заболеть раком и в 11 раз больше - умереть от него в 10-летний период. У участников исследования со средней длиной теломер риск рака оказался вдвое выше, чем у участников с наиболее длинными теломерами. При этом более короткие теломеры были чаще связаны с наиболее злокачественными опухолями, такими как рак желудка, легких и яичников . В чем же состоит взаимосвязь между существованием коротких теломер в клетке и развитием рака?

1.3. ПРОЦЕССЫ СТАРЕНИЯ И АПОПТОЗА

Одна из основных функций теломер - это защита генетической информации хромосом при делении клеток. Критически короткие теломеры неспособны защитить хромосомы от повреж¬дения при митозе (деление клетки). Их появление является сигналом для выхода клеток из митотического цикла. Критическим укорочением теломеры считается величина 3000-5000 пар нуклеотидов или менее 2 кb. Если этой величины достигает хотя бы одна теломера, то в клетке происходит резкое изменение метаболизма, и в первую очередь нарушение репликации ДНК, которые запускают механизмы клеточного сенесенса (репликативное старение) и апоптоза (гибель, разрушение клетки). Исключением из этого правила являются так называемые «иммортальные» (бессмертные) клетки, к которым относятся половые клетки, стволовые тотипотентные (способные дифференцироваться в любые клетки организма) клетки, а также клетки злокачественных опухолей, способные делиться неограниченное число раз.

В нормальной соматической клетке процесс сенесенса клетки в конечном итоге должен закончиться апоптозом - апофеозом или самоубийством нежизнеспособной клетки. Это генетически запрограммированный процесс, основные моменты которого упрощенно можно представить так: отсутствие теломеры на конце хромосомы останавливает митоз в точках G1 и G2. Остановка митоза в клетках, достигших лимита Хейфлика, по принципу обратной связи вызывает активацию гена р53, ответственного за выработку белка р53, индуцирующего апоптоз. В результате стареющая клетка прекращает свое существование. Старение и апоптоз- два взаимосвязанных процесса, которые служат для человека мощным барьером на пути развития рака. Однако апоптоз может происходить в стареющих клетках не сразу. Период от критического укорочения теломер до гибели клетки может длиться в течение нескольких месяцев и даже лет. Сравнительно небольшая длина теломер у большинства раковых клеток наводит на мысль о том, что они происходят из клеток, достигших предкризисного состояния. Уже известно, что в подавляющем большинстве случаев раковое перерождение происходит тогда, когда клетка не переходит в стадию репликативного старения или в клетке происходит нарушение течения самой стадии репликативного старения.

Профессор Ян Карлседер, и его команда из Инсбрукской лаборатории молекулярной и клеточной биологии считают, что: «Цепь, контролирующая остановку роста в G1-фазе, обычно изменена в раковых клетках, позволяя им делиться, несмотря на укороченные теломеры, что может привести к нестабильности генома, наблюдаемой в злокачественных клетках» . Специалисты Института биологических исследований Дж. Солка в Ла-Ойе (Сан-Диего, США) исследовали молекулярный механизм активации гена р53, который обычно защищает генетический материал клетки и подавляет опухоли, как ключевой фактор при реакции на снятие защиты теломер. Когда клетки теряют функцию p53, гена в центре цепи ДНК, нарушается механизм остановки роста клеток в фазе G1, важном моменте в клеточном цикле для ремонта повреждений ДНК или, если повреждение не может быть восстановлено, ген программирует клетки на уничтожение. Чаще всего, p53 исчезает в раковых клетках из-за мутации гена или деактивации функции белка p53 через инфекции от вызывающих рак вирусов. Клетки без функционального р53 способны делиться с незащищёнными теломерами, несмотря на чрезмерное укорачивание теломер, вплоть до их полного исчезновения, что вызывает нестабильность генома. При нестабильности генома высока вероятность возникновения спонтанных хромосомных аберраций, начиная от количественных изменений и заканчивая структурными аномалиями: транслокациями, инсерциями, делециями и ассоциированными с теломерами концевыми слияниями хромосом. Концевые слияния хромосом происходят за счет того, что сверхкороткие теломеры воспринимаются клеткой, как разрывы хромосом. Такие разрывы “чинятся” путем их соединения, т.е. происходят теломерные слияния. В результате образуются хромосомы, имеющие по две центромеры. При прохождении через митоз дицентрик, с большой вероятностью, образует хромосомный мост, который разрешается случайным разрывом хромосомы. Образуются две клетки: одна с нехваткой генов, другая с лишними копиями и с хромосомным разрывом. Клетка с нехваткой генов обычно погибает, а с лишними копиями и хромосомным разрывом продолжает размножаться. Последовательность событий “слияние-мост- разрыв” многократно повторяется, генерируя на каждом этапе новый генотип, состоящий из базового набора генов и некоторого меняющегося довеска. На каком-то этапе хромосомный разрыв может “залечиться” и превратиться в теломеру. Процесс “слияние-мост-разрыв” приводит к многократному увеличению скорости изменчивости клеток и появлению «дефектных» клеток.

Однако не всякая дефектная клетка сразу становится злокачественной. Раковое перерождение клетки в большинстве случаев многоступенчатый процесс, затрагивающий многочисленные хромосомные перестройки. В клетках опухолей человека подчас находят более 10 мутаций.

Необходимо отметить, что большинство дефектных клеток, в конце концов, погибают от апотоза или уничтожаются клетками иммунной системы. В противном случае была бы слишком высока вероятность того, что все человечество погибло бы от рака. Апоптоз охарактеризовал себя как отличный подавитель роста раковых клеток. Однако у части злокачественных клеток в результате случайных мутаций может активироваться постоянная экспрессия генов теломеразы, которая поддерживает длину теломер на уровне, необходимом и достаточном для их функционирования. Это характерный путь для быстрой пролиферации 85% злокачественных опухолей.

1.4. СТРУКТУРА ТЕЛОМЕРАЗЫ

Структура теломеразы еще не полностью изучена. Дело в том, что содержание фермента в клетке чрезвычайно низкое, имеются большие трудности получения ее компонентов в растворимой форме и в достаточном количестве и др. Но уже точно известны два основных компонента, составляющие коровый комплекс (сердце) теломеразы: это теломеразная обратная транскриптаза - TERT(наиболее важный домен-hTERT каталитическая субъединица) и TER- специальная теломеразная РНК. Предположительно, теломераза содержит и другие структурные комплексы, которые помогают ей работать в клетке: субъединица, отвечающая за поиск и связывание 3’-конца хромосомы (якорная функция), субъединица, ответственная за транслокацию, субъединицы, связывающие продукт реакции (однотяжевую ДНК), белковая субъединица с нуклеазной активностью, которая, по-видимому, отщепляет от 3’-конца теломерной ДНК один за другим несколько нуклеотидов до тех пор, пока на этом конце не окажется последовательность, комплементарная нужному участку матричного сегмента теломеразной РНК и др.

1.5. ФУНКЦИИ ТЕЛОМЕРАЗЫ

Основная и наиболее изученная функция теломеразы - наращивание теломерных районов хромосом, и в частности, 3’-конца хромосомной ДНК. Последние работы показали, что коровый комплекс теломеразы может влиять на рост клеток, их фенотип, независимо от эффекта на длину теломер. Нобелевский лауреат 2009 года Элизабет Блэкберн предложила следующее объяснение наблюдаемым явлениям: теломераза, помимо удлинения концов теломер, проявляет защитные функции на теломере . К настоящему времени появилось уже довольно много работ, свидетельствующих о том, что не столько укорочение теломер приводит к сенессенсу, сколько нарушение их структуры. Тем самым теломераза, не только препятствует укорочению теломер, но и защищает их структуру. Интересен тот факт, что отдельные структурные элементы теломеразы имеют свое функциональное предназначение в клетке. Оказалось, что непосредственно TERT участвует в транскрипции генов «Wnt-?-catenin» сигнального пути, который стимулирует пролиферацию эмбриональных и стволовых клеток. Такая функция TERT представляет собой, по сути, координацию аппарата поддержания теломер в делящихся клетках с помощью теломеразы с экспрессией генов, необходимых для пролиферации.

1.6. АКТИВНОСТЬ ТЕЛОМЕРАЗЫ В НОРМАЛЬНЫХ И ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ КЛЕТКАХ

Все клетки человека в раннем эмбриогенезе обладают теломеразной активностью, которая по мере развития организма выключается во все большей доле клеток. К моменту рождения в подавляющем большинстве клеток человеческого организма происходит очень надежная репрессия теломеразы за счет подавления экспрессии гена ее каталитической субъединицы (обратной транскриптазы). Исключением являются клетки организма, которым суждено много пролиферировать Они сохраняют ограниченную, временно индуцируемую теломеразную активность. Наличие небольшой теломеразной активности дает возможность пролиферирующим клеткам с течением времени не подвергаться большой изменчивости. У здорового человека активность этого фермента можно выявить на сравнительно низком, но детектируемом уровне в стволовых, половых клетках, в слизистых клетках кишечника, в лимфоцитах периферической крови (ПК) и тимуса (Osterhage J.L., 2009). Установлено, что экспрессия теломеразы в лимфоцитах строго контролируется в течение их развития, дифференцировки и активации . Предполагается, что активность теломеразы усиливается на короткий срок в период интенсивной пролиферации (например, после встречи предшественника В-лимфоцита с антигеном). В результате стимуляции зрелые лимфоциты становятся способны экспрессировать теломеразу на довольно высоком уровне, причем после любой повторной стимуляции экспрессия теломеразы возрастает, но ее уровень уже не достигает уровня ответа на первичный стимул . Ферментативная активность теломеразы возрастает в основном за счет фосфорилирования TERT, вызывающего изменение локализации белка в клетке.

Несмотря на репрессию hTERT, другие составляющие теломеразы, включая теломеразную РНК, образуются в соматических клетках, хотя и в меньших количествах, чем в их “бессмертных” прародителях, но постоянно (или, как говорят, конститутивно). Открытие этого важного факта Дж. Шеем, В. Райтом и их сотрудниками и стало основой для сенсационной работы по преодолению “лимита Хейфлика”. В нормальные соматические клетки были внесены гены теломеразной обратной транскриптазы с помощью специальных векторов, сконструированных из вирусных ДНК. В практике клеточных технологий принято влиять на экспрессию генов через геномы вирусов, с определенными участками ДНК, которые внедряются в клетку-хозяина и быстро там размножаются. Результаты их экспериментов можно суммировать кратко: клетки, в которых теломераза поддерживала длину теломер на уровне, характерном для молодых клеток, продолжали делиться тогда, как контрольные клетки (без теломеразы) дряхлели и умирали.

Известно, что клетки большинства исследованных на сегодня раковых опухолей характеризуются достаточно высокой активностью теломеразы, которая поддерживает длину теломер на постоянном уровне. Этот уровень заметно ниже, чем, например, у эмбриональных клеток, но он достаточен, чтобы обеспечить опухолевым клеткам возможность безграничной пролиферации, что в свою очередь предоставляет им время и, соответственно, возможность изменяться, выживать и захватывать новые ниши в организме. Если бы в процессе канцерогенеза не происходило активации теломеразы, то клетки, в большинстве случаев, не смогли бы дожить до злокачественных стадий, и не было бы абсолютного большинства раковых опухолей. К, сожалению, на сегодняшний день нет объяснения тому факту, что при различных формах рака теломераза может активироваться как на ранних, так и на поздних стадиях. Так, при миелолекозе активность теломеразы определяется на ранних стадиях, а при раке почки или менингеоме активация теломеразы происходит уже в клетках сформировавшейся опухоли.

Существует гипотеза, у которой немало сторонников, предполагающая, что потеря теломеразной активности соматическими клетками современных организмов есть благоприобретенное в процессе эволюции свойство, уберегающее их от злокачественного перерождения. Но этот механизм, по-видимому, не единственный. Было установлено, что в 15% всех опухолей, злокачественные клетки поддерживают длину теломер на должном уровне в отсутствии теломеразы. Таким образом, в этих злокачественных клетках действует другой (не теломеразный, а скорее рекомбинантный) ALT механизм «альтернативного удлинения теломер», (аббревиатура от «Alternative Lengthening of Telomeres»). Во всех ALT- индуцированных опухолях высоко содержание APB - ALT-ассоциированных ядерных белков. APB-структуры хорошо видны при флуоресцентной микроскопии клеток, что использовалось для идентификации ALT- опухолей (так как, у нормальных клеток эти структуры отсутствуют). Инн Чанг и Карстен Риппе из Онкологического центра Германии в ходе совместного исследования с Генрихом Леонардом из Мюнхенского университета Людвига- Максимилиана применили новый подход к изучению APB. Им удалось искусственно создать APB-белки в живых клетках, «привязав» к теломерам белки промиелоцитарной лейкемии (promyeloeytie leukaemia) - PML. Таким образом, ученым удалось впервые доказать, что APB удлиняют теломеры, тем самым продлевая жизнь раковых клеток без теломеразы .

Однако сама по себе активация теломеразы в нормальных клетках не приводит к раковому перерождению.

В опытах Дж. Шеея, В. Райта (1998), Bodnar (1997), White (2000), Hannon et al. (1999; 2000), Franzese et al. (2001), and Yudoh et al. (2001) активность теломеразы обычно увеличивалась благодаря сверхэкспрессии hTRT или экспрессии белков, которые являются промежуточными компонентами теломеразы . Их результаты не выявили каких-либо нарушений в регуляции размножения или озлокачествления теломеризованых клеток. Более того, в последнее время появились данные о том, что, просто активации теломеразы недостаточно для иммортализации разных клонов клеток. В работах профессора Кионо с соавторами, введение каталитического компонента теломеразы hTERT или теломеразной активности с помощью онкобелка вируса папилломы человека E7 в кератиноциты или клетки эпителия человека не приводило к их полной иммортализации. Она наступала лишь при дополнительном торможении определенных онкогенов. Причем, для разных типов клеток требуется, по-видимому, инактивация разных супрессоров [ Wynford-Thomas, et all. 1997 ]. Так, в человеческих кератиноцитах и эпителиоцитах молочной железы иммортализация наблюдается при трансдукции TERT и одновременной инактивации белков либо pRb , либо p16INK4a , тогда как элиминация р53 или p19ARF не вызывает такого эффекта [ Kiyono, et all. 1998]

Эти научные факты еще раз подчеркивают, что экзогенная стимуляция активности теломеразы не вызывает в нормальных клетках ракового перерождения, и что особенно важно изолированная экспрессия гена теломеразы не ведет к иммортализации раковых клеток.

1.7. ИНГИБИРОВАНИЕ ТЕЛОМЕРАЗЫ КАК МЕТОД БОРЬБЫ С РАКОМ

Выше уже говорилось о том, что активность теломеразы повышена во многих злокачественных клетках и клеточных линиях. Это позволило искать пути борьбы с раковыми клетками через ингибирование теломеразы. Пока большинство работ связано с испытанием ингибиторов обратных транскриптаз (каталитических субъединиц теломераз). Однако проведенные исследования по эффективности и безопасности данного класса препаратов неоднозначны. По мнению профессора Егорова Е.Е., антираковая терапия с помощью подавления теломеразы является малоэффективной, потому, что в большинстве случаев, реактивация теломеразы при канцерогенезе происходит в процессе выхода клеток из состояния кризиса, когда наблюдается многократное повышение генетической изменчивости. Поскольку эти клетки попали в состояние кризиса, то в них разрушены или нейтрализованы механизмы репликативного старения. Поэтому подавление теломеразы в опухолевых клетках человека возвращает их в состояние кризиса, но не вызывает репликативного старения и следующего за ним апоптоза. А это значит, что снова будет происходить чрезмерное увеличение генетической нестабильности. В отличие от кризиса в процессе становления опухоли, этот кризис будет захватывать существенно большее число клеток. Эффект после подавления теломеразы наступает с задержкой, необходимой для укорачивания теломер вследствие недорепликации. Время этой задержки составляет десятки удвоений популяции, что равноценно десяткам дней. Поэтому, несмотря на то, что большинство клеток все же будет погибать, довольно быстро возникнут клетки, устойчивые к предложенной терапии. Кроме того, проблема данного класса препаратов состоит в их выраженной токсичности для нормальных клеток. И потому более перспективными являются работы, в которых описано избирательное подавление теломеразной РНК, так как действие искомого ингибитора должно быть направлено именно на теломеразную ДНК-синтезирующую активность .

Несомненно, что изучение путей ингибирования теломеразы актуально для снижения смертности от рака, однако изучение путей активации теломеразы представляется не менее важным направлением для профилактики рака, особенно у лиц пожилого возраста.

2. АКТИВАТОР ТЕЛОМЕРАЗЫ ТА-65 И КАНЦЕРОГЕНЕЗ

В процессе старения человека происходит гибель клеток организма, которая не может быть восполнена регенерацией. Со временем потеря клеток приводит к ослаблению функций органов и тканей, уменьшению их надежности, развитию болезней, связанных со старением, и в итоге к гибели организма. По данным Американского общества рака, 78% всех случаев рака диагностируют у лиц старше пятидесяти семи лет. Риск возникновения рака возникает тогда, когда более выражены признаки клеточного старения, что наиболее характерно для пожилых людей. Современный образ жизни, стресс, злоупотребление лекарствами приводят к недостатку отдельных теломеразных компонентов, и к более раннему фенотипическому старению с потерей функции на клеточном и системном уровне. Этот факт заставил исследователей искать пути продления жизни клетки через активацию теломеразы.

На сегодняшний день единственным биологическим комплексом с доказанным эффектом снижения процента критически коротких теломер в клетке, является ТА-65. Его действие направлено на индукцию активности теломеразы, которая способствует добавлению теломерных повторов, прежде всего, к коротким теломерам, тем самым омолаживая стареющие клетки и наделяя их способностью пролиферировать.

Потенциальный терапевтический эффект ТА-65 направлен на увеличение активности теломеразы, прежде всего, в стволовых клетках, клетках костного мозга, стромальных клетках костного мозга, молодых фибробластах кожи, предшественниках инсулоцитов, нейросферических клетках, адренокортикальных клетках, мышечных, остеопластических, ретинальных пигментированных эпителиалиальных клетках, клетках иммунной системы, включая клетки лимфоидного, миелоидного и эритроидного ростков, таких как В- и Т- лимфоциты, моноциты, циркулирующие и специализированные тканевые макрофаги, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, NK-клетки и их соответствующие предшественники. В этой связи основными показаниями для использования ТА-65 могут быть: обусловленные стрессом и возрастом нарушения иммунной системы, включая нарушение обновления тканей, которое происходит при естественном старении, раке, лечении рака, острых или хронических инфекциях или при генетических нарушениях, вызывающих ускоренную гибель клеток, апластических анемиях и других дегенеративных заболеваниях. Использование ТА-65 для профилактики рака выглядит на первый взгляд парадоксально. Каким же образом, активация теломеразы может предотвратить раковое перерождение клеток. Это происходит, во-первых, потому что за счет омоложения снижается вероятность хромосомных перестроек в клетках, а во-вторых, потому что теломераза может увеличить продолжительность жизни иммунных клеток, улучшив их способность находить и уничтожать раковые клетки. Ранее уже указывалось, что активация теломеразы «генетическим способом» в нормальных клетках приводит к их омоложению без признаков озлокачествления. Научная работа исследователей из Испанского Национального центра по изучению рака продемонстрировала, что TA-65 обладает подобным действием у мышей. В результате исследования были доказаны эффекты ТА-65 по удлинению коротких теломер, и улучшению здоровья старых мышей, включая состояния толерантности к глюкозе, остеопороза и дряблости кожи, без увеличения заболеваемости раком. Еще одно исследование на людях, известное под названием «Протокол Патона» показало, что у пациентов, использующих ТА-65 в течение года, как составляющий компонент программы омоложения не выявило не одного нового случая рака.

В одной из научных работ профессора иммунологии калифорнийского университета, занимающегося проблемами старения и ВИЧ-инфекции Риты Эфрос с соавторами проводилось исследование влияния молекулы ТАТ-2 на функции Т- и В-лимфоцитов. ТАТ-2 по химической структуре представляет собой циклоастрогенол. Аналогичная молекула входит в состав ТА-65. Исследование позволило сделать следующее заключение о безопасности ТАТ-2: «Во всех проведенных на сегодняшний день исследованиях в естественных условиях, не было получено никаких доказательств, что TAT2 способствовало потере контроля роста и преобразования. Например, TAT2 не приводит к какому-либо значительному увеличению конститутивной активности теломеразы в линии Jurkat Т клеток опухоли Supplemental. Кроме того, хроническое воздействие TAT2 не изменяет скорость EBV трансформации нормальных В-лимфоцитов в культуре клеток Важно отметить, что наблюдаемые эффекты регулирования теломеразы являются краткосрочными и обратимым. Удаление TAT2 из клеток возвращает уровни теломеразы к исходным в течение нескольких дней без каких-либо последствий для жизнеспособности клеток.»

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все вышесказанное можно обобщить в следующих выводах:

1. Существует тесная взаимосвязь между существованием коротких теломер в клетке и развитием опухолевого процесса. Свидетельствами тому служат заболевания, при которых отмечаются короткие теломеры: врожденный дискератоз, апластическая анемия, синдром Баретта др.

2. Наличие критически коротких теломер в клетке - признак ее старения и нестабильности. В этот период велика возможность перехода клетки в кризисное состояние, при котором высок риск возникновения хромосомных мутаций, приводящих к развитию рака.

3. Теломераза препятствует укорочению теломер, защищает их структуру. Недостаток теломеразы в активно пролиферирующих клетках (стволовых клетках, клетках костного мозга, стромальных клетках костного мозга, молодых фибробластах кожи, предшественниках инсулоцитов, нейросферических клетках, адренокортикальных клетках, мышечных, остеопластических, ретинальных пигментированных эпителиалиальных клетках, клетках иммунной системы, включая клетки лимфоидного, миелоидного и эритроидного ростков, таких как В- и Т- лимфоциты, моноциты, циркулирующие и специализированные тканевые макрофаги, нейтрофилы, эозинофилы, базофилы) ведет к нарушению их функционирования и к быстрому старению.

4. Малигнизация клетки - сложный многоступенчатый процесс, при котором происходят множественные мутации генетического материала клетки.

5. Для иммортализации злокачественного клона не достаточно экспрессии (активации) гена теломеразы, необходимо еще «отключение» определенных сигнальных механизмов, которые предохраняют клетку от перерождения.

6. Сама по себе теломераза не является онкогеном. Изолированная активация теломеразы за счет генетических манипуляций с геном теломеразы, а также за счет фармакологической стимуляции ТА-65 не приводит к малигнизации клетки. Этот факт доказан множеством научных и экспериментальных работ.

7. ТА-65 способствует профилактике ракового перерождения за счет щадящей активации теломеразы и снижения процента коротких теломер. При этом снижается вероятность хромосомных перестроек в клетках, увеличивается продолжительность жизни иммунных клеток, улучшается их способность находить и уничтожать раковые клетки.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Blackburn, E.H. (2005) FEBS Lett.,579, 859-862.
2. Билибин Д.П роль апоптоза в патологии. Москва 2003
3. Bodnar, A.G. et al., «Extension of life-span by introduction of telomerase into normal human cells», Science279 (5349): 349-52 (Jan. 16, 1998);
4. Chung, I., Leonhardt, H., and Rippe, K. De novo assembly of a PML nuclear subcompartment occurs via multiple pathways and induces telomere elongation. Journal of Cell Science 124, 2011 3603-3618
5. Chiu, C.P. et al., «Replicative senescence and cell immortality: the role of telomeres and telomerase» Proc.Soc. Exp. Biol. Med. 214 (2): 99-106 (Feb. 1997);
6. Егоров Е.Е. Роль теломер и теломеразы в процессах клеточного старения и канцерогенеза.\автореферат докторской диссертации. Москва 2003 с300
7. Fujimoto, R. et al., «Expression of telomerase components in oral keratinocytes and squamous cell carcinomas»,Oral Oncology 37 (2): 132-40 (Feb. 2001);
8. Harle-Bachor, C. et al., «Telomerase activity in the regenerative basal layer of the epidermis inhuman skin and inimmortal and carcinoma-derived skin keratinocytes», Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93 (13): 6476-81 (Jun. 25, 1996);
9. Harley, C.B. et al., «Telomeres shorten during ageing of human fi broblasts», Nature 345 (6274): 458-60 (May 31, 1990);
10. Harley, C.B. et al., «Telomerase, cell immortality, and cancer», Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 59:307-15 (1994);
11. Harley, C.B. et al., «Telomeres and telomerase in aging and cancer», Curr. Opin. Genet. Dev. 5 (2): 249-55 (Apr. 1995);
12. Harley, C.B. et al., «Telomerase and cancer», Inzportarzt. Adv. Oncol. 57-67 (1996);
13. Harley, C.B., «Telomerase is not an oncogene», Oncogene 21: 494-502 (2002);
14. Hannon, G.J. and Beach, D.H., «Increasing proliferative capacity and preventing replicative senescence by increasing telomerase activity and inhibiting pathways inhibiting cell roliferation)), PCT Int. Appl. Pubn. No.WO 2000/031238 (June 2000);
15. Kiyono, T., Foster, S.A., Koop, J.I., McDougall, J.K., Galloway, D.A., and Klingelhutz, A.J. / Both Rb/p16INK4a inactivation and telomerase activity are required to immortalize human epithelial cells.(1998) Nature, 396, 84-88.
16. Liu, K., Hodes, R.J., Weng, N. (2001)J. Immunol., 166, 4826-4830.
17. Mitchell, J.R., Wood, E., Collins, K. (1999) Nature, 402, 551-555.
18. Osterhage JL, Friedman KL. J Biol Chem. Chromosome end maintenance by telomerase.2009 Jun 12;284(24):16061-5. doi: 10.1074/jbc.R900011200. Epub 2009 Mar 12.
19. Verdun, R.E., Crabbe, L., Haggblom, C. and Karlseder, J. (2005) Functional human telomeres are recognized as DNA damage in G2 of the cell cycle. Mol Cell 20:551-561. Yudoh, K. et al., «Reconstituting telomerase activity using the telomerase catalytic subunit prevents the telomereshorting and replicative senescence in human osteoblasts», J. Bosle and Mineral Res. 16 (8): 1453-1464 (2001).
20. White, M.A., «Assembly of telomerase components and chaperonins and methods and compositions forinhibiting or stimulating telomerase assembly», PCT Int. Appl. Pubn. No. WO 2000/08135 (Feb. 2000);
21. Willeit P et.all, Telomere Length and Risk of Incident Cancer and Cancer Mortality, JAMA. 2010; 304(1):69-75.
22. Steven Russell Fauce,* Beth D. Jamieson,† Allison C. Chin,2,‡ Ronald T. Mitsuyasu,† Stan T. Parish,* Hwee L. Ng,† Christina M. Ramirez Kitchen,§ Otto O. Yang,† Calvin B. Harley,‡ and Rita B. Effros3,* Telomerase-Based Pharmacologic Enhancement of Antiviral Function of Human CD8+ T Lymphocytes The Journal of Immunology November 15, 2008 vol. 181 no. 10 7400-7406

Пугач Оксана Александровна

студент 3 курса, кафедра медицинской химии НГМУ,
РФ, г. Новосибирск

Е- mail : oksana - pugach @ rambler . ru

Суменкова Дина Валерьевна

научный руководитель, д-р биол. наук, доцент, кафедра медицинской химии НГМУ,
РФ, г. Новосибирск

Теломераза – это специфическая ДНК полимераза, которая «наращивает» теломерные районы хромосом. Фермент содержит в своем строении белковую часть и молекулу РНК. Известно, что теломеры состоят из 15 тысяч нуклеотидных пар, которые представляют собой повторы двух триплетов ТТА (четыре повтора) и ГГЦ (8 повторов). Теломеры большинства соматических клеток подвергаются укорачиванию при пролиферации клеток вследствие неполной репликации концевых участков (концевой недорепликации). Активность теломеразы проявляется в стволовых клетках, кератиноцитах, клетках сперматогенного эпителия, а в нормальных дифференцированных соматических клетках и клетках тканей её активность отсутствует.

Оказывается, что в клетках большинства опухолей теломераза активна. Так, в клетках доброкачественной опухоли происходит повышение теломеразной активности на 20–30 %, а при злокачественном процессе её активность достигает 70–100 %. Если в нормальных соматических клетках существует генетически обусловленный механизм контроля пролиферации, то раковые же клетки обладают способностью обходить этот механизм. Так как они приобретают свойство иммортальности, которое связано с активацией фермента теломеразы, компенсирующей укорочение теломеров. Следовательно, мы можем сделать вывод, что активация теломеразы может быть важным фактором прогрессирования опухолевых заболеваний. В некоторых опухолях активность теломеразы проявляется почти в 100 % случаев, например мелкоклеточный рак легкого, рак шейки матки, доброкачественные поражения миндалевидной железы. В тоже время имеются опухоли, у которых теломеразная активность не определяется, например лейомиома (доброкачественная опухоль, возникающая в мышечном слои матки – миометрии) .

Экспрессия теломеразы может возникать вследствие какого-либо отбора клонов при критическом уровне укорочении теломер. Сначала клетки начинают быстро делиться, при этом у них начинает укорачиваться длина теломер, затем выживают только те, у которых теломераза остается активной. И в этом случае мы можем говорить о том, что активность теломеразы может быть маркером опухолевой прогрессии и нежелательного прогноза. Таким примером является лимфогранулематоз (злокачественное заболевание лимфоидной ткани), в котором основное увеличение теломеразной активности осуществляется при переходе от первой стадии ко второй .

Другим вариантом механизма появления теломеразной активности являются нарушения метаболизма клеток, происходящие в процессе возникновения опухолевых заболеваний. В таком случае активность теломеразы проявляется в начале заболевания и служит маркером для опухолевого заболевания. Так, при раке шейки матки, теломеразная активность и стадия рака не имеет никакой зависимости, так как активна теломераза уже на первой стадии, а её активация происходит в процессе предопухолевых заболеваний . При гемобластозах (опухолевые заболевания кроветворной и лимфатической ткани) теломераза изначально может быть активна в исследуемом типе клеток, а в дальнейшем её активность будет лишь нарастать при переходе к раку. Так, в случае нарушения регуляции стволовой клетки, обладающей теломеразной активностью, сохраняется большой запас пролиферативного потенциала, достаточного для приобретения различных злокачественных признаков. При этом теломеразная активность проявляется лишь вначале роста опухоли. Метод детекции активности фермента не позволяет обнаружить её на уровне одной клетки, но уже небольшой участок теломераза-положительных клеток будет заметен. Механизмы экспрессии теломеразы, как правило, изучают на клеточных линиях, поэтому сложно сказать какой из них и с какой частотой встречается в исследуемом типе опухолевых заболеваний .

Определение активности теломеразы используют для диагностики опухолевых заболеваний и для создания потенциальных противоопухолевых средств – ингибиторов теломеразы. Измерение теломеразной активности и её интерпретация затрудняется тем, что многие нормальные клетки крови и костного мозга обладают теломеразной активностью. Уровень активности теломеразы изменяется с возрастом, чем старше человек, тем она меньше. Стоит отметить, что метод измерения теломеразной активности с помощью полимеразной цепной реакции не вполне количественный. Он не дает возможности зафиксировать небольшие различия. Учитывая, что активность теломеразы клеток зависит от их пролиферативного состояния, в случае положительного результата мы не можем сказать – обусловлена она большим количеством клеток с малой активностью фермента или малым количеством клеток с большей активностью теломеразы. Кроме того, есть вероятность появления ложноположительных результатов .

В связи с трудностями измерения теломеразной активности, её определяют в сочетании с измерением длины теломер. Длину теломер измеряют как длину концевых рестрикционных фрагментов, проводят количественную гибридизацию или Саузерн-анализ (выявление определенной последовательности ДНК в материале). В последнее же время стали использовать методики количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени или анализ гибридизации клеток. В настоящее время методы детекции активности фермента активно разрабатываются .

Пока не найдены препараты, способные с высокой эффективностью подавлять экспрессию генов теломеразы, но есть подходы, которые используют факт активной работы промоторов теломеразы в опухолевых клетках. До этапа клинических испытаний дошли конструкции в составе онколитического аденовируса, который инъецируется непосредственно в саму опухолевую клетку. Этот вирус содержит гены, увеличивающие чувствительность клеток к предложенной терапии. Так как данные гены регулируются промоторами генов теломеразы то, следовательно, их действие осуществляется только на клетке с работающей теломеразой .

Так как в большинстве опухолевых клеток присутствует теломераза, она может стать хорошим кандидатом на роль антигена, связанного с опухолью. При активности теломеразы в клетке фрагменты теломеразной обратной транскриптазы экспонируются на клеточной поверхности и могут служить мишенью для иммунного ответа. Преимущество данной процедуры заключается в отсутствии периода ожидания, как при других методах подавления теломеразы. Клинические испытания были проведены для опухолей простаты, рака поджелудочной железы и гепатоцеллюлярной карциномы. Данная иммунотерапия показывает усиление иммунного ответа против опухоли. Только неясно, насколько могут пострадать здоровые стволовые клетки, которые также обладают теломеразной активностью .

При использовании методов подавления теломеразной активности имеется ряд проблем: эффект наступает с большой задержкой, так как должно пройти большое количество времени, чтобы в отсутствии теломеразы теломеры укоротились за счет недорепликации. Это время может длиться десятки клеточных циклов. В этом случае ингибирование теломеразы будет давать эффект только при малом количестве клеток. Разрабатывая методы противоопухолевой терапии с использованием ингибиторов теломеразы, необходимо учитывать, что некоторые опухолевые клетки способны переходить в длительно неделящееся состояние и тем самым не подаваться действию большинства химиотерапевтических агентов.

Однако в ряде случаев, если лечение будет содержать традиционные методы, которые действуют немедленно и уничтожают большую часть опухолевых клеток, и антителомеразную терапию, не позволяющую раковым клеткам длительно размножаться, то результат в перспективе будет, несомненно, лучше.

Список литературы:

1. Глухов А.И., Григорьева Я.Е. Исследование активности теломеразы при разработке неинвазивной диагностики онкопатологий мочевого пузыря // Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». – 2012. – Т. 14, – № 4. – С. 15–16.
2. Егоров Е.Е., Теломеры, теломераза, канцерогенез и мера здоровья // Клиническая онкогематология. Фундаментальные исследования и клиническая практика. – 2010. – Т. 3, – № 2. – С. 191–194.
3. Кушлинский Н.Е., Немцова М.В. Молекулярно-биологические характеристики злокачественных новообразований // Вестник РАМН. – 2014. – № 1. – С. 33–35.
4. Свинарева Л.В. Влияние модифицированных ДНК и РНК олигонуклеотидов, содержащих теломерные повторы, на активность теломеразы и рост опухолевых клеток: Автореф. дис. канд. хим. наук – Москва, 2010. – 9 с.
5. Скворцов Д.А., Рубцова М.П., Зверева М.Е. Регуляция теломеразы в онкогенезе // Acta Naturae (русскоязычная версия). – 2009. – С. 52–53.

Функции теломер

Механические.

а) фиксация хромосом к ядерному матриксу;

б) теломеры сцепляют друг с другом концы сестринских хроматид; в то же время структура теломер такова, что допускает расхождение хроматид в анафазе.

2. Стабилизационные.

а) наличие теломер предохраняет от недорепликации генетически значимые отделы ДНК;

б) осуществляют стабилизацию концов разорванных хромосом. Например, у больных α-талассемией в генах α-глобина происходят разрывы хромосомы 16q, и к поврежденному концу добавляются теломерные повторы.

3. Влияние на экспрессию генов. Свойство теломер – эффект положения: активность генов, расположенных рядом с теломерами, снижена (репрессирована). Такой эффект обозначают как транскрипционное молчание, или сайленсинг. При значительном укорочении теломер эффект положения пропадает и прителомерные гены активируются.

а) Сайленсинг может быть результатом действия белков Rap1 или TRF1.

б) эффект положения может быть обусловлен близостью к ядерной оболочке. По гипотезе А.М. Оловникова, в этой облочке могут располагаться Са+-каналы, и поток ионов Са влияет на взаимолействие белков с близлежащими генами.

4. «Счетная» функция. Теломерные отделы ДНК выступают в качестве часового устройства (т.н.репликометра), которое отсчитывает количество делений клетки после исчезновения теломеразной активности. Каждое деление клетки приводит к укорочению теломеры на 50-65 н.п. Причем, для клетки важней не то сколько делений уже прошло, а сколько еще осталось до критического укорочения теломеры. Т.о. можно сказать, что теломеры – устройство, определяющее количество делений, которые способна совершит нормальная клетка в отсутствие теломеразы.

Достигая критически короткой длины, теломеры теряют возможность выполнять свои функции, клеточный цикл нарушается, и клетка погибает.

Фермент теломераза используется для поддержания длины теломерной ДНК.т Она удлиняет G-цепь каждой теломеры.

Ключевой вопрос теломерной биологии – в каких клетках имеется и функционирует теломераза, а в каких клетках ее нет. Считают, что именно в нем кроется связь данной проблемы со старением и канцерогенезом.

Распространение теломеразы в нормальных клетках:

а) с наибольшим постоянством теломераза обнаруживается в органах кроветворения – костном мозгу, лимфоузлах и т.д.

б) с меньшей частотой обнаруживают фермент в органах с условно постмитотическими клетками – печени, поджелудочной железе, а также, в респиратоныхотделах легких, в стволовых клетках предстательной железы;

в) не обнаруживается теломераза в мозгу и в мышечных тканях, где большинство составляют постмитотические клетки.

Т.о., теломераза имеется во многих из тех соматических клеток, которые способны к делениям.

Главным кандидат на звание эликсира бессмертия July 26th, 2016

Когда мне было лет 10 все вокруг практически уверенно говорили, что пройдет буквально 50 лет и люди будут жить не менее 200 лет. Наука и медицина несомненно должна была шагать семимильными шагами и мы точно должны были увидеть прорыв. Но сейчас понятно, что на это надо наверное еще лет 200. Однако, смотрите про что я узнал...

Оказывается существуют теломеры - это концевые участки линейной молекулы ДНК, которые состоят из повторяющейся последовательности нуклеотидов. У человека и других позвоночных повторяющееся звено имеет формулу TTAGGG (буквы обозначают нуклеиновые основания). В отличие от других участков ДНК теломеры не кодируют белковые молекулы, в некотором роде это "бессмысленные" участки генома.

В 1971 году российский ученый Алексей Матвеевич Оловников впервые предположил, что при каждом делении клеток эти концевые участки хромосом укорачиваются. То есть длина теломерных участков определяет "возраст" клетки - чем короче теломерный "хвост", тем она "старше".

Через 15 лет это предположение экспериментально подтвердил английский ученый Говард Кук. Правда, нервные и мышечные клетки взрослого организма не делятся, теломерные участки в них не укорачиваются, а между тем они "стареют" и умирают. Поэтому вопрос о том, как "возраст" клетки связан с длиной теломер, остается по сей день открытым. Одно несомненно - теломеры служат своего рода счетчиком клеточных делений: чем они короче, тем большее число делений прошло с момента рождения клетки-предшественницы.

Сколько отведено человеку для жизни, мало кто может сказать, почему человек стареет. Ученые уже давно задаются вопросом: что происходит в организме и запускает процесс старения? Клетки могут делиться, и казалось бы, организм будет вечно молодым, здоровым и жить вечно, но оказывается наши клетки могут обновляться до определенного количества раз, а потом наступает время болезней и процесса старения, что приводит к смерти, невозможности клеток возобновляться. Существует много теорий, рассматривающие разные аспекты, как первопричину старения, но сегодня известная настоящая причина, с которой справиться никто не может.

Одни ученые говорят, что старение начинается с процессом повреждения и распада белка. А белок, как мы уже знаем, является строительным материалом нашего тела, в частности костей. Другие исследователи видят гены смерти, которые начинают активизироваться в старости. Еще одно мнение: организм накапливает загрязнения, если доза мусора в организме превышает допустимую, то запускается очередность заболеваний, организм истощается и умирает. Также существует иммунологическая теория. В какую из них верить, дело каждого. Истинная причина, почему человек стареет и начинается отмирание клеток находится в нашем генетическом коде.

Старение начинается из-за укорачивания длины теломер – это конечный участок генетического кода (ДНК). Теломеры направлены защищать хромосомы от прилипания друг к другу, что может повлечь потерю информации. Такие выводы сделали ученные в процессе наблюдения за жизнью клеток молодых и в процессе их старения. Длина теломер в генах молодых клеток отличается от состарившихся. Теломеры ДНК в молодых клетках длиннее, чем концы в старых клетках. Когда теломера разрушается, погибает клетка. Клетка имеет способность делиться до тех пор, пока ее теломера не разрушиться.

Такая теория должна была найти объяснения и доводы. Были проведены опыты над мышами. Специалисты в области генетики искусственным образом укорачивали теломеры клетки ДНК у здоровой молодой мыши. Чем короче становилась теломера, тем больше появлялось заболеваний, характеризующих процесс старения. Полученные результаты послужили доказательством теории зависимости молодости и старения от длины теломер в клетках. При укорачивании длины теломер возникают такие заболевания: артрит, артроз, дегенеративный и дистрофические процессы, заболевания, связанные с сердечно-сосудистой системой, нарушения нервной системы, остеопороз, изменения в кожном покрове.

Теломераза - это фермент-"удлинитель", его функция - достраивать концевые участки линейных молекул ДНК, "пришивая" к ним повторяющиеся нуклеотидные последовательности - теломеры. Клетки, в которых функционирует теломераза (половые, раковые), бессмертны. В обычных (соматических) клетках, из которых в основном и состоит организм, теломераза "не работает", поэтому теломеры при каждом делении клетки укорачиваются, что в конечном итоге приводит к ее гибели.

В 1997 году американские ученые из университета Колорадо получили ген теломеразы. Затем в 1998-м исследователи из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета в Далласе встроили ген теломеразы в клетки кожи, зрительного и сосудистого эпителия человека, где фермент в обычных условиях "не работает". В таких генетически модифицированных клетках теломераза находилась "в рабочем состоянии" - пришивала к концевым участкам ДНК нуклеотидные последовательности, поэтому длина теломер от деления к делению не менялась. Таким способом ученым удалось увеличить жизнь обычных клеток человека в полтора раза. Не исключено, что этот метод поможет найти ключ к продлению жизни.

Итак, теломераза остается главным кандидатом на звание эликсира бессмертия. И в то же время этот фермент - один из главных факторов злокачественного перерождения клеток. Раковые клетки бессмертны благодаря тому, что в них "работает" теломераза. Вот почему бессмертие и рак в природе как бы уравновешивают друг друга: бессмертный организм теоретически может жить вечно, но он неминуемо погибнет от рака.

И вот в прошлом году был найден способ удлинения теломер для продления жизни. Ученые из Стэнфордского университета разработали метод стимуляции концевых участков хромосом, которые отвечают за старение человека.

Новая технология использует модифицированную РНК, несущую в себе ген обратной теломеразной транскриптазы (TERT). Введение рибонуклеиновой кислоты многократно повышает активность теломеразы на 1−2 дня, за которые та активно удлиняет теломеры, и запрограммированная РНК распадается. Полученные в итоге клетки ведут себя аналогично «молодым» и делятся во много раз интенсивнее, чем клетки контрольной группы.

Таким образом удалось удлинить теломеры более чем на 1000 нуклеотидов, что эквивалентно нескольким годам человеческой жизни. Что важно, процесс совершенно безопасен для здоровья и не приводит к неконтролируемому делению клеток: иммунная система просто не успевает отреагировать на введенную в организм РНК, которая бесследно распадается. Открытие поможет увеличить количество клеток для исследований медицинских препаратов и моделирования заболеваний, а в перспективе и для продления жизни.

источники