Подходы теоретической физики в исследованиях старения: динамические уравнения для анализа старения организма в пространстве уровней экспрессий генов

В настоящее время в биологии уже развиты и отработаны методы редактирования генома и контроля экспрессии генов, которые были недостижимыми еще десять лет назад. Также появилась возможность измерять состояние клеток, получая многомерные данные — транскриптомы, метаболомы, липидомы и т.д. Тем не менее, проблема в исследованиях старения и разработке терапии, направленной на увеличение продолжительности жизни, заключается в том, что в процессе старения в организме происходят разрушения на разных уровнях организации, которые со временем растут по количеству и интенсивности. Неизвестно, какие явления являются следствием, а какие — причиной дряхления организма. Нет достоверных моделей, которые позволили бы биологам понять, на какие мишени — гены, участки ДНК или другие молекулы — необходимо воздействовать, чтобы обратить вспять или замедлить процесс старения.
 В то же время, существуют вдохновляющие примеры продления жизни модельным лабораторным организмам. Например, червям удалось продлить жизнь в девять раз одной мутацией в гене age-1, а мышам продлили жизнь в полтора раза увеличением экспрессии фактора роста VEGF в печени. Помимо этого, есть удивительные животные, у которых риск смерти не растет со временем, а причина смерти от старости до сих пор не установлена, — это голые землекопы. Кроме того, черепахи Aldabrachelys gigantea могут жить до 250 лет, а медуза Turritopsis nutricula не умирает совсем.
 Построив правильные модели, научившись считать биовозраст и определять параметры (наборы генов), от которых он зависит, мы имеем шанс создать терапию, которая продлит жизнь человеку в несколько раз. На этом семинаре мы рассмотрим модель старения для короткоживущего организма, в которой старение описывается динамикой вдоль главного направления в многомерном пространстве транскриптомов. Также мы разберем, как выглядит применение терапий в рамках данной модели, обсудим несколько примеров применения описанной теории, поймем, чем отличаются организмы мыши и голого землекопа, а также попытаемся построить модель устойчивых организмов — голого землекопа и человека.