Вычислительная геронтология: Как победить старение, не выходя из дома

Средняя продолжительность жизни – 40 лет
Каждый 3-й ребенок умирает, не дожив до 5 лет
80% населения находится за чертой бедности
Каждый 5-й умирает от гриппа или воспаления легких
Какой это век?

Средняя продолжительность жизни – 40 лет
Каждый 3-й ребенок умирает, не дожив до 5 лет
80% населения находится за чертой бедности
Каждый 5-й умирает от гриппа или воспаления легких
Это наш мир 100 лет назад

Это наш мир 100 лет назад

И сегодня
70% всех смертей на Земле вызваны возрастными заболеваниями!

Какой из этих методов не применялся
для омоложения и борьбы со старением?
Радий
Ослиное молоко
Экстракт семенников
Магнит

Все применялись!
Радий
Ослиное молоко
Экстракт семенников
Магнит

Еще 30 лет назад был известен только
один доказанный метод продления жизни
Низкокалорийная диета

А сегодня…

Подробнее – на YouTube-канале
“Real Scientists”

Разработка лекарств
Проверка эффективности
Поиск
(скрининг)

Interventions Testing Program (ITP)
2 проблемы: время и деньги!

Проверка эффективности

Проверка эффективности
Как ускорить
этот процесс?

Метилирование ДНК
ДНК во всех клетках тела идентична
В разных типах клеток активны разные гены
Метильные группы в ДНК
регулируют активность генов (эпигенетика)

Эпигенетические часы
Самые точные биологические часы на сегодняшний день

Диагностика старения
Эпигенетические часы замедляются в ответ
на многие интервенции, продлевающие жизнь

Связаны с образом жизни
и питанием человека
Причина или следствие старения?

Разработка лекарств
против старения
Проверка эффективности
Поиск
(скрининг)

Фармакология
Сегодня
Раньше
Лекарства
Гомеопатия

Фармакология
Сегодня
Раньше
Стоимость разработки 1 лекарства сегодня –
около 2.6 млрд. долларов!

Рационализация
Случайный поиск
Рациональный дизайн
Антиретровирусная
терапия
против ВИЧ
Артемизинин
Основное лекарство
против малярии
Решения

Репозиционирование
Силденафил
Антигипертензивное и антиангинальное средство
Талидомид
Снотворное, вызывающее врожденные дефекты у новорожденных
На сегодня более 3500 лекарств
одобрено к использованию в США
Одобрено к применению против множественной миеломы
Решения

Компьютеризация
Экспериментальный скрининг
Виртуальный
скрининг
Саквиновир
Ингибитор протеазы ВИЧ
Решения

Какую выбрать мишень
для борьбы со старением?

Старение
Демографа
Здорового
человека

Центральная догма
молекулярной геронтологии

Механизмы старения
The Hallmarks of Aging, Cell 2013
Повреждения ДНК
Укорочение
теломер
Эпигенетический шум

Выбор мишени
Один из механизмов старения
The Hallmarks of Aging, Cell 2013
Апоптоз сенесцентных клеток
Имплантация стволовых клеток в гипоталамус
Гипер-длинные теломеры

Чем плохо?
3. Интервенции, направленные на один и тот же путь, могут приводить к разным эффектам
1. Не решаем проблему целиком
2. Не всегда понятно, где причина, а где - следствие

Выбор мишени
The Hallmarks of Aging, Cell 2013
Вся система целиком
Один из
механизмов старения

Как стрелять по тысяче мишеней одновременно?
«Омиксные» данные – скриншот текущего
состояния организма
~25 000
>40 000
>50 000
Отображают состояние всей системы

Скрининг лекарств против старения
Основная идея:
отобрать лекарства, вызывающие
системный анти-эйджинг эффект

Эпигенетические
Анти-эйджинг эффект
Обращение возрастных изменений
Транскриптомные
Физиологические
Частичное репрограммирование продлило жизнь прогерийным мышам

Почему «обращение старения»
может быть плохой идеей
Системы поддержания организма
Возрастные изменения
Методы
продления жизни
Уровень
гормона роста
Пролиферация

Эпигенетические
Анти-эйджинг эффект
Обращение возрастных изменений
Эффект, вызванный существующими методами продления жизни
Транскриптомные
Физиологические
Паттерны, связанные с размером эффекта
Общие паттерны

Анти-эйджинг эффект
Обращение возрастных изменений
Эффект, вызванный существующими методами продления жизни
Транскриптомные
Физиологические
Эпигенетические
Паттерны, связанные с размером эффекта
Общие паттерны
Σ = 17 interventions;
77 control-intervention comparisons;
22 sources

Сходство между разными
типами интервенций
Дефицит гормона роста
Диеты

Общие паттерны продления жизни
На уровне обогащенных клеточных процессов
На уровне индивидуальных генов

На уровне
обогащенных функций
На уровне
отдельных генов
Общие паттерны продления жизни
в разных тканях

Паттерны продления жизни,
предсказывающие размер эффекта

Разработка лекарств
против старения
Проверка эффективности
Поиск
(скрининг)

Фармакология
вчера и сегодня