Гены гибернации: как спячка животных может изменить медицину будущего
Млекопитающие, впадающие в спячку, используют специфические гены для регуляции метаболизма во время этого уникального низкоэнергетического состояния — и у людей эти гены тоже есть.
Ученые предполагают, что активация таких генов может стать основой для новых методов лечения различных заболеваний. Как рассказал в интервью Live Science профессор генетики Университета Юты Кристофер Грегг, гибернация даёт животным «целый набор биометрических суперспособностей».
Например, у сусликов развивается обратимая инсулинорезистентность, которая помогает им быстро набирать вес перед спячкой, но исчезает по мере погружения в неё. Понимание этих механизмов может помочь в борьбе с инсулинорезистентностью при диабете 2-го типа.
Кроме того, гибернирующие животные защищают свою нервную систему от повреждений, вызванных резким изменением кровотока. «При выходе из спячки их мозг повторно насыщается кровью, — объясняет Грегг. — Обычно это приводит к таким последствиям, как инсульт, но они научились предотвращать такие повреждения».
Центр генов гибернации
В двух исследованиях, опубликованных 31 июля в журнале Science, команда Грегга обнаружила ключевые регуляторные элементы (CREs), управляющие генами гибернации. Учёные изучили их роль у мышей — животных, которые не впадают в спячку, но способны входить в кратковременное состояние торпора (сниженного метаболизма) после голодания.
С помощью технологии CRISPR исследователи «отключили» пять CREs в области генома, связанной с ожирением (FTO-локус). Результаты оказались впечатляющими:
- Удаление элемента E1 у самок мышей привело к усиленному набору веса на высококалорийной диете.
- Отключение E3 изменило пищевое поведение, повлияв на поиск пищи.
«Эти элементы могут быть частью эволюционного инструментария, который помогает животным адаптироваться к экстремальным условиям», — отмечает Грегг.
Перспективы и вопросы
Хотя генетические основы схожи у всех млекопитающих, прямое применение таких механизмов к людям не так просто. Как подчёркивает Джоанна Келли из Калифорнийского университета, «люди не способны впадать в торпор, поэтому необходимы дополнительные исследования».
Келли Дрю, эксперт по гибернации из Университета Аляски, добавляет: «Связь между голоданием и спячкой сложна. Но открытие этих регуляторных элементов — важный шаг в понимании метаболической адаптации».
Будущее направление
Учёные планируют изучить комбинированное удаление CREs и их влияние на разные системы организма. Грегг уверен, что в перспективе можно будет «включать» защитные функции генов гибернации с помощью лекарств — например, для предотвращения инсультов или борьбы с ожирением.
Этические вызовы:
Однако такие технологии требуют осторожности. Манипуляции с генами, влияющими на метаболизм, могут иметь непредсказуемые последствия. Кроме того, необходимо учитывать половые различия (как в случае с E1 у самок мышей), которые пока остаются загадкой.
Гены, которые миллионы лет помогали животным выживать в холоде, однажды могут стать ключом к прорывам в лечении диабета, нейродегенеративных заболеваний и даже космической медицине. Осталось понять, как «разбудить» этот древний механизм в человеческом организме.
