В каждом живом организме тикают невидимые часы, которые
определяют течение всех биологических процессов: от скорости деления клеток до
старения и смерти. Оборонное научное агентство DARPA считает,
что можно найти и перенастроить эти часы, комбинируя биологию, приемы взлома
кодов, математику и информатику.
Если эта программа Пентагона под названием Biochronicity
увенчается успехом, человечество получит ответы на множество важнейших
вопросов: почему рак так быстро распространяется, каким образом стволовые
клетки самостоятельно обновляются и почему клетки запрограммированы на смерть.
Это будет эпохальный прорыв, который возможно позволит управлять
жизнедеятельностью людей и даже победить смерть.
Ученые уже достаточно
хорошо изучили внутренние процессы, протекающие в живых организмах. Например,
мы знаем, что углеводы, которые мы едим, расщепляются до глюкозы, а затем
превращаются в АТФ - энергию, которая питает каждую клетку нашего организма.
Но, как ни странно, до сих пор точно не измерено время этих превращений и
механизм, который определяет его. Учитывая, насколько важно измерение времени в
других областях науки, от химии до квантовой механики, действительно
удивительно, как мало внимания вопросу времени уделяется в биологии.
Очевидно, что все жизненные процессы зависят от какого-то внутреннего механизма измерения времени. "Установка часов" может происходить один раз в жизни, например гормонами в период полового созревания или повседневно – при обычном метаболизме превращения пищи в энергию. Хотя ученые и обнаружили множество различных компонентов наших внутренних часов, ни один из них не был идентифицирован как главный регулятор большой системы, которая контролирует временные процессы организма.
DARPA хочет найти главный регулятор, а затем использовать эти знания для разработки "прогнозных моделей молекулярно-временных событий, клеточного цикла, продолжительности жизни, старения и гибели клеток, реакции на стресс, эффективных стратегий лечения и доставки лекарств". Ключевым словом является прогноз – ученые DARPA уже не довольствуются описанием функционирования клеток и ферментов, а хотят иметь математические модели и алгоритмы, позволяющие предсказать развитие биологической системы.
В отношении
биологических процессов, где время играет важную роль, например старения и
онкологических заболеваний, мы до сих пор не можем точно сказать, когда они
начинаются, сколько продлятся и почему они происходят. Ученым известно, что
некоторые части ДНК на конце хромосом, называемые теломеры, сокращаются каждый
раз, когда клетка делится. Это играет важную роль в старении и смерти клеток.
Биологи также уверены, что нормальные клетки превращаются в раковые через серию
мутаций, которые мешают нормальному росту тканей. Но когда именно клетка
достигает запрограммированной смерти или когда раковые клетки начинают
копироваться, пока неизвестно.
В течение многих лет
ученые полагали, что секвенирование ДНК поможет выявить гены, ответственные за
различные болезни, и "выключение" этих генов станет панацеей от
множества недугов. Однако все оказалось не так просто, поскольку на экспрессию
генов влияют множество факторов: от условий в утробе матери, до воздействия на
отдельные клетки.
Таким образом, чтобы обнаружить "часы" в геноме человека, возможно понадобится изучить взаимодействие генов в рамках более крупных клеточных процессов и факторов окружающей среды. Это сложный и кропотливый процесс, но успех сулит огромные перспективы.
Источник - CNews.ru
Комментарии (0)