Люди обладают теми же генами, которые отвечают за гибернацию у млекопитающих. Старший автор исследования Кристофер Грегг, профессор генетики человека в Университете Юты, утверждает, что активация или контроль этих генов может предоставить человеку «биометрически важные сверхспособности» для лечения тяжелых заболеваний без необходимости впадать в настоящую спячку.
Одним из потенциальных преимуществ является контроль метаболизма. Например, суслики перед спячкой развивают обратимую инсулинорезистентность для набора веса. Изучение этого механизма может привести к созданию новых методов лечения ожирения и резистентности к инсулину, характерной для диабета 2 типа у людей.
Другое важное направление — нейропротекция. Животные в спячке обладают механизмами защиты мозга и нервной системы от повреждений, вызванных изменениями кровотока. Этот принцип может быть использован для разработки методов предотвращения повреждения мозга после инсульта, когда кровоснабжение восстанавливается.
Два исследования, опубликованные 31 июля в журнале Science, проливают свет на генетическую основу этого процесса. Ученые использовали лабораторных мышей, которых вводили в состояние оцепенения (торпора) — кратковременного снижения метаболизма и температуры тела, длящегося менее суток. Для этого мышей заставляли голодать не менее шести часов.
С помощью технологии редактирования генов CRISPR исследователи поочередно отключали один из пяти консервативных некодирующих цис-элементов (CRE). Эти элементы функционируют как «рычаги», контролирующие активность генов. Целевые CRE расположены рядом с генным кластером, известным как «локус, связанный с массой жира и ожирением» (FTO). Этот локус присутствует и у людей, где он ассоциирован с повышенным риском ожирения и играет ключевую роль в контроле метаболизма.
Отключение различных CRE успешно изменяло вес, скорость метаболизма и пищедобывательное поведение мышей. Некоторые генетические модификации ускоряли или замедляли набор веса, другие влияли на скорость восстановления температуры тела после оцепенения.
Конкретные результаты показали, что удаление элемента CRE E1 приводило к тому, что самки мышей на диете с высоким содержанием жиров набирали больше веса по сравнению с контрольной группой. Отключение CRE E3 изменяло поисковое поведение как самцов, так и самок при поиске спрятанной пищи.
Келли Дрю, специалист по биологии гибернации из Университета Аляски в Фэрбенксе, назвала полученные результаты «весьма многообещающими», особенно учитывая известную роль локуса FTO в ожирении человека. Джоанна Келли, профессор функциональной геномики из Калифорнийского университета в Санта-Круз, отметила, что исследование «определенно указывает новое направление» в изучении генетики гибернации.
Однако эксперты призывают к осторожности. Джоанна Келли предупреждает, что это «определенно не так просто, как внести те же изменения в ДНК человека», поскольку люди не способны к оцепенению, вызываемому голоданием, как мыши.
Келли Дрю подчеркивает ключевое различие между торпором у мышей, вызванным голодом, и истинной гибернацией, запускаемой гормональными изменениями и сезонными сигналами. Выявленные гены могут быть частью «набора инструментов» для реакции на голод, а не «главным переключателем» самой гибернации.
Исследовательская группа признает наличие открытых вопросов. Неясно, почему некоторые генетические изменения по-разному влияли на самцов и самок мышей и как наблюдаемые изменения в поисковом поведении могут проявляться у людей. Также предстоит выяснить, что произойдет при одновременном удалении нескольких связанных с гибернацией CRE.
Долгосрочная цель, по словам Кристофера Грегга, заключается в разработке препаратов, способных точечно настраивать активность этих «центральных генов гибернации» у людей. Это позволило бы пациентам получать такие преимущества, как нейропротекция, без необходимости входить в состояние, подобное оцепенению или спячке.
Изображение носит иллюстративный характер
Одним из потенциальных преимуществ является контроль метаболизма. Например, суслики перед спячкой развивают обратимую инсулинорезистентность для набора веса. Изучение этого механизма может привести к созданию новых методов лечения ожирения и резистентности к инсулину, характерной для диабета 2 типа у людей.
Другое важное направление — нейропротекция. Животные в спячке обладают механизмами защиты мозга и нервной системы от повреждений, вызванных изменениями кровотока. Этот принцип может быть использован для разработки методов предотвращения повреждения мозга после инсульта, когда кровоснабжение восстанавливается.
Два исследования, опубликованные 31 июля в журнале Science, проливают свет на генетическую основу этого процесса. Ученые использовали лабораторных мышей, которых вводили в состояние оцепенения (торпора) — кратковременного снижения метаболизма и температуры тела, длящегося менее суток. Для этого мышей заставляли голодать не менее шести часов.
С помощью технологии редактирования генов CRISPR исследователи поочередно отключали один из пяти консервативных некодирующих цис-элементов (CRE). Эти элементы функционируют как «рычаги», контролирующие активность генов. Целевые CRE расположены рядом с генным кластером, известным как «локус, связанный с массой жира и ожирением» (FTO). Этот локус присутствует и у людей, где он ассоциирован с повышенным риском ожирения и играет ключевую роль в контроле метаболизма.
Отключение различных CRE успешно изменяло вес, скорость метаболизма и пищедобывательное поведение мышей. Некоторые генетические модификации ускоряли или замедляли набор веса, другие влияли на скорость восстановления температуры тела после оцепенения.
Конкретные результаты показали, что удаление элемента CRE E1 приводило к тому, что самки мышей на диете с высоким содержанием жиров набирали больше веса по сравнению с контрольной группой. Отключение CRE E3 изменяло поисковое поведение как самцов, так и самок при поиске спрятанной пищи.
Келли Дрю, специалист по биологии гибернации из Университета Аляски в Фэрбенксе, назвала полученные результаты «весьма многообещающими», особенно учитывая известную роль локуса FTO в ожирении человека. Джоанна Келли, профессор функциональной геномики из Калифорнийского университета в Санта-Круз, отметила, что исследование «определенно указывает новое направление» в изучении генетики гибернации.
Однако эксперты призывают к осторожности. Джоанна Келли предупреждает, что это «определенно не так просто, как внести те же изменения в ДНК человека», поскольку люди не способны к оцепенению, вызываемому голоданием, как мыши.
Келли Дрю подчеркивает ключевое различие между торпором у мышей, вызванным голодом, и истинной гибернацией, запускаемой гормональными изменениями и сезонными сигналами. Выявленные гены могут быть частью «набора инструментов» для реакции на голод, а не «главным переключателем» самой гибернации.
Исследовательская группа признает наличие открытых вопросов. Неясно, почему некоторые генетические изменения по-разному влияли на самцов и самок мышей и как наблюдаемые изменения в поисковом поведении могут проявляться у людей. Также предстоит выяснить, что произойдет при одновременном удалении нескольких связанных с гибернацией CRE.
Долгосрочная цель, по словам Кристофера Грегга, заключается в разработке препаратов, способных точечно настраивать активность этих «центральных генов гибернации» у людей. Это позволило бы пациентам получать такие преимущества, как нейропротекция, без необходимости входить в состояние, подобное оцепенению или спячке.
