Учёные успешно перенесли ген долголетия голого землекопа мышам, продлив им жизнь

Ген голого землекопа — животного, известного своей необычайной продолжительностью жизни и устойчивостью к болезням — успешно продлил жизнь мышам. Credit: AI/ScienceDaily.com

Голые землекопы не отличаются привлекательной внешностью, но их биология делает их одними из самых интересных объектов в исследованиях старения. Эти маленькие морщинистые грызуны могут жить десятилетиями, редко заболевают раком и, по-видимому, необычайно защищены от многих болезней, обычно приходящих с возрастом.

Исследователи из Рочестерского университета показали, что одно из таких биологических преимуществ можно перенести другому млекопитающему. Перенеся ген, связанный с аномально высоким уровнем высокомолекулярной гиалуроновой кислоты (HMW-HA) у голых землекопов, команда улучшила здоровье и умеренно продлила жизнь мышам.

Работа, опубликованная в журнале Nature в 2023 году, показала, что по крайней мере некоторые механизмы долголетия, развившиеся у долгоживущих животных, могут быть адаптированы и для других видов. Генетически модифицированные мыши жили более здоровой жизнью, а их средняя продолжительность жизни увеличилась примерно на 4,4% по сравнению с обычными мышами.

«Наше исследование демонстрирует, что уникальные механизмы долголетия, возникшие в ходе эволюции у долгоживущих видов млекопитающих, могут быть экспортированы для увеличения продолжительности жизни других млекопитающих», — говорит Вера Горбунова, профессор биологии и медицины имени Дорис Джонс Черри в Рочестере.

Горбунова вместе с Андреем Селуановым, профессором биологии, и их коллегами сосредоточились на гене, который помогает производить HMW-HA. Это вещество в изобилии присутствует у голых землекопов и связано с их поразительной устойчивостью к раку, воспалениям и возрастным заболеваниям.

Почему голые землекопы интересуют геронтологов

Голые землекопы размером примерно с мышь, но их продолжительность жизни необычайна для грызунов. Они могут жить до 41 года, что почти в десять раз дольше, чем у грызунов аналогичного размера.

Их долгая жизнь — не единственная причина, по которой учёные их изучают. С возрастом голые землекопы, по-видимому, избегают многих заболеваний, обычно поражающих других млекопитающих, включая нейродегенерацию, сердечно-сосудистые заболевания, артрит и рак. На протяжении десятилетий Горбунова, Селуанов и другие исследователи изучали, как эти животные остаются такими устойчивыми.

Одна из главных подсказок — HMW-HA. У голых землекопов её примерно в десять раз больше, чем у мышей и людей. В более ранних работах исследователи обнаружили, что при удалении HMW-HA из клеток голого землекопа эти клетки с большей вероятностью образовывали опухоли.

Это открытие поставило важный вопрос. Если HMW-HA помогает голым землекопам противостоять раку и возрастным повреждениям, может ли тот же механизм работать у другого животного?

Перенос гена долголетия голого землекопа

Чтобы проверить эту идею, команда из Рочестера создала мышей, несущих версию гена гиалуронансинтазы 2 голого землекопа. Этот ген помогает производить белок, который вырабатывает HMW-HA.

У всех млекопитающих есть своя версия гиалуронансинтазы 2, но версия голого землекопа, по-видимому, особенно активна. Она, кажется, обеспечивает более сильную экспрессию гена, что приводит к большей выработке защитной молекулы.

У модифицированных мышей повысился уровень гиалуронана в нескольких тканях. Они также показали более сильную защиту от спонтанных опухолей и химически индуцированного рака кожи.

Эффект не ограничивался устойчивостью к раку. Мыши с геном голого землекопа в целом оставались более здоровыми, жили дольше обычных мышей, имели меньше воспалений в различных тканях с возрастом и сохраняли лучшее здоровье кишечника.

Поскольку хроническое воспаление является одним из основных биологических признаков старения, снижение воспаления было особенно важным. Исследователи полагают, что HMW-HA может действовать частично, напрямую влияя на иммунную систему, хотя для объяснения точного механизма такого широкого спектра полезных эффектов необходимы дополнительные исследования.

Небольшое увеличение продолжительности жизни с большими последствиями

Увеличение средней продолжительности жизни составило около 4,4%, что является скромным показателем. Но более важным является то, что механизм долголетия от одного млекопитающего был успешно перенесён другому.

Это делает открытие чем-то большим, чем просто исследование одного гена на мышах. Оно подтверждает идею о том, что долгоживущие виды в природе могут содержать биологические инструменты, которые можно изучать, адаптировать и, возможно, использовать для улучшения здоровья других животных.

«Нам потребовалось 10 лет от открытия HMW-HA у голого землекопа до демонстрации того, что HMW-HA улучшает здоровье мышей, — говорит Горбунова. — Наша следующая цель — перенести эту пользу на человека».

Исследователи полагают, что для достижения этой цели есть два основных пути. Один из них — замедлить распад HMW-HA в организме. Другой — увеличить её производство.

«Мы уже идентифицировали молекулы, которые замедляют деградацию гиалуронана, и тестируем их в доклинических испытаниях, — говорит Селуанов. — Мы надеемся, что наши результаты станут первым, но не последним примером того, как адаптации долголетия от долгоживущего вида могут быть использованы для увеличения продолжительности и качества жизни человека».

Новые исследования дополняют историю голого землекопа

С момента публикации исследования в Nature в 2023 году голые землекопы продолжают давать новые подсказки о том, почему они стареют иначе, чем другие млекопитающие. Исследование 2025 года, опубликованное в Science, выявило ещё один потенциальный механизм долголетия, связанный с белком cGAS, более известным своей ролью в иммунной защите. У людей и мышей cGAS может мешать некоторым формам восстановления ДНК, но версия этого белка у голого землекопа, по-видимому, помогает клеткам более эффективно восстанавливать повреждения ДНК. Это исследование показало, что специфические изменения в белке голого землекопа улучшают стабильность генома и замедляют признаки старения в экспериментальных моделях.

Эта новая работа не заменяет открытие, связанное с HMW-HA. Вместо этого она укрепляет общую картину. Голые землекопы, вероятно, обязаны своей необычно долгой и здоровой жизнью нескольким перекрывающимся защитным механизмам, включая устойчивость к раку, контроль воспаления, восстановление ДНК и защиту тканей.

Для исследований старения человека это имеет значение. Одна единственная молекула вряд ли станет простым источником молодости. Но каждое открытие даёт учёным ещё один возможный путь для воздействия на биологические процессы, вызывающие возрастные заболевания.

Исследование по переносу гена 2023 года остаётся ярким доказательством концепции. Стратегия выживания, развившаяся у одного из самых странных млекопитающих в природе, помогла мышам противостоять болезням, стареть более плавно и жить дольше. Следующая задача — определить, можно ли те же биологические трюки безопасно адаптировать для улучшения продолжительности здоровой жизни человека.

Источники:

Материалы предоставлены Рочестерским университетом.

Zhihui Zhang, Xiao Tian, J. Yuyang Lu, Kathryn Boit, Julia Ablaeva, Frances Tolibzoda Zakusilo, Stephan Emmrich, Denis Firsanov, Elena Rydkina, Seyed Ali Biashad, Quan Lu, Alexander Tyshkovskiy, Vadim N. Gladyshev, Steve Horvath, Andrei Seluanov, Vera Gorbunova. Increased hyaluronan by naked mole-rat Has2 improves healthspan in mice. Nature, 2023; 621 (7977): 196 DOI: 10.1038/s41586-023-06463-0