Биологичното стареене и начините за неговото забавяне са много популярна тема в последното десетилетие. Това е в резултат на напредъка в науки като генетика, молекулярна и клетъчна биология, епигенетика и биотехнологии. Пренаписахме много от парадигмите, заложени през годините, за биологичните и клетъчните процеси в човешкото тяло. Вече говорим за прилагане на персонализирана и прецизна медицина, за фармакогенетика, нутригенетика, генно инженерство, дори за „дизайнерски“ бебета и хора. Човечеството навлиза в ерата на Четвъртата индустриална революция, която променя и нашето разбиране за биологичното стареене.

Пренаписване на парадигми

В началото на това хилядолетие след приключване на проекта „Човешки геном“ биомедицинската наука ускори развитието си. Разчетена беше последователността на човешкия геном, бяха идентифицирани гените и протеините, които те кодират, както и техните функции. Познанието, до което достигнахме, определи нашата наследственост като важна основа за проявленията на биологичното тяло, но и като платформа за въздействия от страна на факторите на околната среда. Установено беше, че голям процент от хроничните незаразни заболявания като диабет тип 2, сърдечносъдови, метаболитни, невродегенеративни и други се дължи на по-голям процент на променена среда и начин на живот, отколкото на мутации в гените. Това отключи развитието на науката, която изследва механизмите, по които факторите на средата определят изявата на нашата генетика по време на ембрионалното развитие и в хода на индивидуалния живот. Тази наука се нарича епигенетика и името идва от гръцките думи „епи“ – над, и „генетика“ – наука за наследствеността. Буквалният превод е „надгенетика“.

Днес разграничаваме хронологично и биологично стареене. Хронологичното стареене се определя от годините, на които сме. Биологичната ни възраст обаче може да бъде различна от хронологичната както по-малка, така и по-голяма в зависимост от начина, по който живеем. Представете си двойка еднояйчни близнаци. Ако те са наследници на генетика на столетници и единият от тях живее здравословно, а другият не, то шансовете на този, който издевателства над тялото си с вредни навици да бъде столетник, са нулеви.

С други думи, средата и начинът ни на живот модулират и променят нашата биологична възраст много повече от нашите гени.

От А до Я: защо трябва да разберем сложните молекулни механизми на процеса стареене?

Изследванията в биологията на стареенето позволиха дефиниране и много добро познаване на белезите му на клетъчно ниво. През 2013 г. екип от учени разработи подробен компендиум с девет белега на клетъчното стареене (Lopez-Otin et al., 2013), които са консервативни в живите организми. Те бяха увеличени до тринадесет тази година (López-Otín et al., 2023) и така беше създаден най-пълният атлас с молекулните и клетъчните изменения, които настъпват по време на биологичното стареене. Те се подреждат като пирамида, в основата на която стоят „първичните“ белези (нестабилност на генома, скъсяване на теломерите, промяна в епигенетичните механизми, загуба на структура и функции на протеините). Над тях се подреждат „компенсаторните“ (променен метаболизъм, дисфункция на митохондриите, клетъчно стареене) и едва след това на върха на пирамидата застават „интегративните“ белези (изчерпване на запаси от стволови клетки, нарушена клетъчна комуникация и др.). Логиката е, че когато се променят белезите в основата на пирамидата (първичните), това влече след себе си и останалите промени на клетъчно, тъканно и организмово ниво. Затова и фокусът на терапиите срещу стареенето са насочени към тези белези. Ако се загледаме в тях, ще видим, че това са промени, които настъпват във и върху нашата ДНК. Тези първични белези на стареене са в основата на една от най-известните теории на биологичното остаряване – т.нар. „информационна“ теория, според която стареенето на клетките се определя от променената епигенетика, т.е. промени в начина, по който гените работят в резултат на променените условия на средата и начина на живот.

Представете си ДНК като хардуера на вашето тяло, а епигенетиката и нейните механизми като софтуерните програми, които движат този хардуер. В научната литература се срещат различни числа за процентите, с които факторите на околната среда и начинът на живот влияят върху стареенето. Според различни автори от 70% до 90% е влиянието на заобикалящата ни среда и на начина на живот и посланието е ясно: остаряването е процес, чиято скорост може да се следи и направлява.

Учените отдавна работят върху тази „информационна теория“, но в началото на тази година екип, ръководен от проф. Дейвид Синклер (професор по генетика в Харвард) я потвърди (Yang et al., 2023). Екипът му успя да докаже, че с промяна в епигенетичната програма и рестартиране на „първичните“ белези на стареенето тъкани в очите, мозъка, мускулите, кожата и бъбреците на лабораторните мишки могат да бъдат състарени преждевременно, както и да бъдат подмладени. И това не са единствените доказателства за силата на епигенетиката да повлиява скоростта и проявленията на остаряването.

Инвестиции на милиардни компании променят играта в научните изследвания в биологията на стареенето

Един от важните аспекти на съвременните изследвания в тази област е персонализацията на терапевтичните подходи. Индивидуалните генетични, епигенетични и околни фактори имат влияние върху биологичното стареене и отговора на организма към различни терапии. Използването на генетични и епигенетични данни за профилиране може да помогне за създаване на персонализирани протоколи за нестареене, които се адаптират специфично към нуждите на индивида. Някои от най-модерните лаборатории, които таргетират тази област в световен мащаб, са Calico Labs, Altos Lab и др. Създадени преди няколко години като компании за забавяне на стареенето, днес те са високотехнологични научни институции, които изследват в най-голяма дълбочина биологията на стареенето и начините за неговото спиране. Фокусират се върху молекулярните и генетичните механизми на процеса, използвайки напреднали технологии като генно инженерство, геномика и епигеномика и клетъчна биология. Harvard Stem Cell Institute в САЩ също е световноизвестен център за изследвания в областта на стволовите клетки, регенеративната медицина и геронтологията. Други примери включват Сингапурския национален университет и Оксфордския университет в Обединеното кралство, които имат стабилно финансиране и провеждат висококачествени изследвания в тази сфера.

Днес повече от всякога с инструментите на машинното обучение и изкуствения интелект разработваме прецизни часовници за измерване на биологичната възраст на базата на променени белези на стареенето, както и терапии за забавяне на процеса.

В България високо технологичната компания EPIX.AI разработва прецизни часовници за биологична възраст чрез използването на епигенетични данни на клиенти, данни от устройства за следене на начина на живот и физиологичните показатели, както и прецизни програми за обработка на тези данни с помощта на изкуствен интелект. Това е първата и задължителна стъпка към идентификация на епигенетичните тригери (фактори) в тялото, отговорни за остаряването и свързаните с него заболявания. Тези биометрики на процеса са важни показатели за това как тялото старее биологично, но и важни показатели, които дават в реално време информация за повлияването на остаряването след прилагане на терапии за „неостаряване“.

С напредъка в научните изследвания и иновациите в областта на персонализираната медицина сме на прага да отключим потенциала на нашия организъм за дълголетие и благополучие. Имаме възможността да моделираме своя жизнен път и да го преживеем с пълна интензивност, запазвайки младежката сила и виталност. Всеки един от нас може да бъде активен участник в тези процеси. В ръцете си държим най-голямото наследство за бъдещите поколения, а именно познанието за нашите гени и техните взаимодействия с околната среда. Следващите поколения наистина ще имат шанс да променят разбиранията си за стареенето и да превърнат живота си във вълнуващо приключение.