Проект AGCT
Beta
Мы долго размышляли о том, какое всё-таки старение сложное и что с ним делать.
А ещё думали, какой эксперимент по продлению жизни будет самым эффективным.
Экспериментов о продлении жизни очень много, и информации становится всё больше. Каждый день выходят статьи, что ученые нашли очередной «ген старения» или уточнили роль определённого белка в развитии возрастного заболевания.
А как сделать выбор, какой эксперимент провести, если поток научных новостей о старении и долголетии только нарастает? Какое направление самое перспективное?
Прежде всего мы решили собрать всю информацию о потенциальных мишенях для терапии старения. Точнее, о генах, ассоциированных со старением и долголетием. А также все эксперименты, где продлили жизнь животным.
Почему именно о генах? Потому что продолжительность жизнь четко задана генами. Животные одного вида живут примерно одинаково, а время существования представителей разных видов может отличаться в миллион раз. Дело в генах.
Таким образом, мы собрали в Open Genes огромный массив информации и очень хорошо её систематизировали, чтобы можно было найти интересные закономерности и выявить самые перспективные мишени.
Также из литературы мы знаем, что комбинация интервенций иногда лучше продлевает жизнь животным, чем каждая терапия по отдельности.
Даже есть база данных о таких комбинациях. Базу делали не мы, но нам она очень нравится.
Мы решили: а давайте подействуем сразу на несколько механизмов старения! Да, может получиться и отрицательный эффект, но можно постараться добиться и эффекта сложения. Тем более, что такие результаты уже показаны, и можно сделать ещё лучше.
Поэтому мы считаем, что эксперименты с комбинированной терапией — самые перспективные в замедлении старения у животных.
Но! Они же и самые сложные. Плюс экспериментов надо много.
Тогда мы решили, а пусть это будет открытый проект. Мы будем всем рассказывать о том, как важна комбинированная терапия старения, какие есть возможности и перспективы, проведем сами эксперименты и будем искать финансирование на новые.
Так как людей, заинтересованных в продлении жизни, довольно много, мы теперь всех зовём вместе проводить исследования.
В нашей идеальной вселенной мы привлекаем всех на свете: «мокрые» биологи работают в лаборатории, биоинформатики анализируют полученные данные, дизайнеры создают дизайн, иллюстраторы иллюстрации, программисты всё программируют, специалисты по фадрайзингу привлекают деньги на такую красоту.
Короче, мы зовём всех в наш проект AGCT, чтобы вместе найти лекарство от старости. Делаем мы его радикально открыто, ничего не скрываем, рады новым идеям и предложениям.
Действуйте как мы, действуйте с нами, действуйте лучше нас!
Организм – это гомеостатическая система с массой регуляторных механизмов, которые поддерживают его устойчивое физиологическое состояние и развитие. Старение в подавляющем большинстве случаев является неотъемлемым свойством биологических систем и опосредуется различными путями.
Вследствие этого точечные воздействия не приводят к существенным изменениям в такой системе. Поэтому и терапия, обращающая процесс старения или останавливающая его, должна быть комплексной, состоящей из комбинаций различных воздействий на организм.
Конечный эффект генной терапии зависит не только от активности отдельного гена, но и массы других взаимосвязанных генов. Такое огромное число вариаций приводит к комбинаторному взрыву и требует разработки теоретических алгоритмов подбора генной терапии, которые мы будем разрабатывать, используя математические модели, а именно теорию откликов на малые возмущения больших систем.
А что, если пересечь два множества генов: 323 гена, ассоциированных с долголетием у людей, и…
На диаграмме представлены мутантные гены дрозофилы (элементы отмечены голубой обводкой), ассоциированные с изменением продолжительности жизни, а также 27 различных комбинаций этих генов (без обводки). Голубым цветом выделены мутации, которые увеличивают продолжительность жизни, розовым цветом отмечены мутации, снижающие продолжительность жизни дрозофил. Источник: база данных SynergyAge.
Существуют различные стратегии выбора оптимальной комбинации генов для увеличения продолжительности жизни, в их числе можно…
Комбинирование в одном геноме следующих мутаций: chico[1]; puc[A251.1F3]
Комбинирование в одном геноме следующих мутаций: chico[1]; puc[A251.1F3]
Комбинирование в одном геноме следующих мутаций: chico[1]; puc[A251.1F3]
Комбинирование в одном геноме следующих мутаций: chico[1]; puc[A251.1F3]
Комбинирование в одном геноме следующих мутаций: chico[1]; puc[A251.1F3]
Комбинирование в одном геноме следующих мутаций: chico[1]; Indy[206] или Indy[302]
Комбинирование в одном геноме следующих мутаций: Indy[206] или Indy[206], puc[A251.1F3]
Комбинирование в одном геноме следующих мутаций: chico[1]; E(z)[731]
Комбинирование в одном геноме следующих мутаций: E(z)[731], puc[A251.1F3]
Комбинирование в одном геноме следующих мутаций: chico[1]; E(z)[731], puc[A251.1F3]
Комбинирование в одном геноме следующих мутаций: chico[1]; Indy[206] или Indy[302], puc[ A251.1F3]
Старение организма является комплексным явлением, в ходе которого происходит ослабление его жизненных функций. Этот процесс неразрывно связан с генетикой организма. Читайте подробнее о технологиях и генах, изменение которых приводит к увеличению продолжительности жизни.
NF-κB — эволюционно древняя, структурно сложная и многофункциональная молекула, которая вызывает у нас неподдельное восхищение,…
Представьте себе, что все величайшие врачи, ветеринары и ученые мира собрались вместе и получили неограниченные…
О механизмах и применении dCas9-VPR-зависимой системы (метода направленной оверэкспрессии генов).
В Nature Aging вышла работа хорошо известной нам Рошель Баффенштайн. В которой она обращает внимание…
Раздел посвящен изучению генов живых организмов во всей их совокупности. Геном организма представляет собой “большие данные”, которые требуют применения специальных методов обработки и анализа. Данный раздел будет развиваться как школа анализа данных и магистровский курс про старение.
А что, если пересечь два множества генов: 323 гена, ассоциированных с долголетием у людей, и…
Миссия Консорциума GO заключается в разработке всеобъемлющей вычислительной модели биологических систем, начиная от молекулярного и…
Всё-таки мы большую работу провели в Open Genes. В начале года у нас в базе…
Было такое поверье, что если победить рак, то жизнь продлиться только на 2-3 года. Совсем…
Участвовать в экспериментах, искать лаборатории, выдвигать научные концепции, писать научные статьи.
Чат в Telegram
Писать научно-популярные посты, создавать иллюстрации и видео-ролики, переводить тексты, тестировать сайт, участвовать в дискуссии и предлагать идеи по оформлению.
Вы можете профинансировать изучение отдельной комбинации или внести пожертвование, которое позволит ускорить и расширить экспериментальную работу.
Поделитесь ссылкой на проект с друзьями и знакомыми в социальных сетях и мессенджерах, напишите пост и расскажите о нашем проекте.
Мы хотим сделать проект AGCT интересным и понятным. Поэтому просим дать обратную связь и пройти небольшой опрос, от которого будет зависеть, каким будет этот проект в будущем.
Кафедра молекулярной биологии и генетики была основана в 1977 году как первая кафедра молекулярной биологии в Турции и с тех пор расширилась за счет включения многих областей биологии. В настоящее время на базе лаборатории проводятся исследования по идентификации новых генов человека, а также генетических и молекулярных механизмов, ответственных за рак, эпилепсию, гемофилию, нейродегенеративные расстройства, периферические невропатии и талассемию.
В настоящее время известно множество генов, оказывающих как положительное, так и отрицательное влияние на продолжительность жизни. Искусственное изменение активности каждого гена может быть трех видов:
Таким образом, генная терапия старения основывается на достижении оверэкспрессии благоприятных генов и нокауте (или нокдауне) опасных или губительных генов.
Генная терапия имеет ряд сложностей. Ее необходимо изучать на различных организмах, поскольку генотип человека существенно отличается как внутри вида, так и от других животных. Генная терапия будет различаться в зависимости от возраста организма. Конечный эффект зависит не только от активности отдельного гена, но и массы других взаимосвязанных генов. Такое огромное число вариаций приводит к комбинаторному взрыву и требует разработки теоретических алгоритмов подбора генной терапии, которые мы будем разрабатывать, используя математические модели, а именно теорию откликов на малые возмущения больших систем.
Старение является сложным процессом, который сопровождается комплексными изменениями в организме — в том числе, на уровне фенотипа и на молекулярном уровне. Поэтому и терапия, обращающая процесс старения или останавливающая его, должна быть комплексной, состоящей из комбинаций различных воздействий на организм.
Мы проводим научное исследование, чтобы установить как влияет на продолжительность жизни изменение комбинаций различных генов в организме фруктовых мух.
Линии мух, используемые для изучения продолжительности жизни, должны быть предварительно приведены к единому генетическому фону, путем скрещивания с линией «дикого типа» (например, Oregon, Canton-S или yw) не менее 6-10 раз (что может дополнительно потребовать около 2-4 месяцев). Далее будет проводиться скрещивание мух с мутациями в генах, которые связаны с увеличением продолжительности жизни, и выполняться подтверждение молекулярными методами наличие описанных/ожидаемых мутаций в данных линиях. Эксперименты по продолжительности жизни мух будут осуществляться согласно ранее описанным протоколам.1
Работа с линиями мух, несущими мутации генов, для которых ранее в литературе было показано влияние на продолжительность жизни.
Получение комбинаций мутаций с помощью скрещивания линий мух.
Тестирование возможных комбинаций мутаций генов и проверка на предмет синергетического влияния на продолжительность жизни мух.
Работа с линиями, относящимися к dCas9-VPR-зависимой системе для направленной оверэкспрессии генов. Исследование комбинированных эффектов от dCas9-VPR-зависимой оверэкспрессии генов-мишеней на продолжительность жизни мух.
Оверхэкспрессия гена-мишени возможна после гибридизации какого-либо из трансгенов с гидовой РНК одновременно с трансгеном UAS-dCas9-VPR, кодирующим активатор транскрипции dCas9-VPR, и GAL4-драйвером, обеспечивающим (повсеместную или ткане-/стадие-специфичную) наработку dCas9-VPR.
Ниже представлена dCas9-VPR-зависимая система для направленной сверхэкспрессии генов.
Создание и тестирование трансгенных линий мух, кодирующих sgRNA, для индуцируемой dCas9-VPR-зависимой оверэкспрессии выбранных генов-кандидатов.
Здесь предполагается комбинировать мутации (из этапа 1) с оверэкспрессией какого-либо гена (этапы 2-3), оверэкспрессию одного гена с оверэкспрессией другого гена (этап 2-3) и т.д.
Drosophila melanogaster, иначе фруктовая, или уксусная муха — вид мух (таксономический отряд Diptera) семейства Drosophilidae.
4 пары хромосом
Было высказано предположение, что иммунная система играет ключевую роль в определении продолжительности жизни. В исследованиях эффективности врожденной иммунной системы у дрозофил, несущих продлевающие жизнь мутации puc (сигнальный путь JNK, реакция на стресс) и chico (сигнальный путь инсулина) было обнаружено, что дрозофилы как с мутацией puc, так и chico демонстрируют почти трехкратное увеличение выживаемости после заражения грамположительными или грамотрицательными бактериями. При этом гетерозиготные животные puc, так же как и chico гомозиготные и гетерозиготные обладают повышенной устойчивостью к патогенам. Таким образом сочетание данных мутаций может позволить потенцировать устойчивость к инфекциям через разные сигнальные системы, однако точный механизм, с помощью которого эти вмешательства способны обеспечить замедление возрастных изменений в организме, а также самого старения, все еще широко обсуждается.
В случак данной комбинации надежды обусловлены влиянием генов на один и тот же глобальный процесс – энергетический метаболизм – причем схожим образом: мутации в перспективе могут параллельно снижать энергозатраты на осуществление процессов метаболизма и снижать их скорость. Потенциально, это может заметно увеличить экономию ресурсов организма и тем самым продлить жизнь.
Сочетание мутаций, затрагивающих гены Indy и рuс, может быть перспективным за счет суммации эффектов, возникающих при их изменении. Первый из них напрямую связан с энергетическим обменом, в ходе которого образуются активные формы кислорода, оказывающие токсическое действие на клетки организма. При этом мутация в гене Indy замедляет процессы метаболизма, тем самым снижая выработку АФК. В свою очередь мутация рис позволяет организму более эффективно обезвреживать токсичные молекулы кислорода, тем самым устраняя тот эффект, что все же развивается, несмотря на мутацию, описанную ранее.
Мутация в гене chico снижает затраты энергии на проведение биохимической реакции, что гипотетически может формировать эффект, сходный с голоданием. Да, в лабораторных условиях это приводило к повышению продолжительности жизни, но мутация в гене E(z), повышающая устойчивость организма к условиям дефицита питательных веществ, в данном случае будет более чем уместна.
Потенциальная выгода данной комбинации может быть связана с заметным повышением устойчивости организма к оксидативному стрессу. Как было сказано выше, мутация в гене рис приводит к более эффективному устранению токсических активных форм кислорода (АФК), в то время как мутация E(z) регулирует устранение последствий воздействия. Таким образом, мутация рис позволит снизить само воздействие синтезируемых активных форм кислорода, а мутация E(z) должна нивелировать негативные последствия.
Сочетание мутаций, затрагивающих гены chico, E(z) и рuс, может быть перспективным за счет суммации эффектов, возникающих при их изменении. Первый напрямую связан с энергетическим обменом, в ходе которого образуются активные формы кислорода, оказывающие токсическое действие на клетки организма. При этом мутация в гене chico снижает затраты энергии на протекание биохимических реакций, что уменьшает интенсивность появления АФК. В свою очередь мутация рис позволяет организму более эффективно обезвреживать токсичные молекулы кислорода, тем самым устраняя тот эффект, что все же развивается, несмотря на мутацию, описанную ранее, в то время как мутация в гене E(z) повышают устойчивость организма к оксидативному стрессу, вызванному молекулами АФК, избежавшими нейтрализации.
Сочетание мутаций, затрагивающих гены chico, Indy и рuс, может быть перспективным за счет суммации эффектов, возникающих при их изменении. Первые два напрямую связаны с энергетическим обменом, в ходе которого образуются активные формы кислорода, оказывающие токсическое действие на клетки организма. При этом мутация в гене Indy замедляет процессы метаболизма, тем самым снижая выработку АФК, а мутация в chico снижает затраты энергии на протекание биохимических реакций, что также уменьшает интенсивность появления АФК. В свою очередь мутация рис позволяет организму более эффективно обезвреживать токсичные молекулы кислорода, тем самым устраняя тот эффект, что все же развивается, несмотря на мутацию, описанную ранее.
Старший научный сотрудник Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН (Россия)
Ученая степень: к.б.н
Область наук: Биология
В 2017 году назначен руководителем Лаборатории клеточного деления.
Индекс Хирша: 11
Область научных интересов: Регуляция экспрессии генов, эффект положения гена, мультиплексный анализ, культивируемые клетки, митоз, веретено деления, кинетохоры.
Цитата руководителя: “Веретено деления – высокодинамичная молекулярная машина, которая состоит из микротрубочек и большого числа специфических белков, позволяющих в ходе деления клетки – митоза или мейоза – распределить хромосомы нужным образом. Эти процессы высококонсервативны, поэтому результаты, полученные на мухах, зачастую справедливы и для более сложных объектов”.