Рапамицин что это такое

Рапамицин ( по материалам статьи Jonathan O. Lipton, Mustafa Sahin)

Внеклеточные активаторы пути mTOR, имеющие отношение к мозгу, включают нейротрофический фактор мозга (BDNF), инсулин, инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF1), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) и цилиарный нейротрофический фактор (CNTF), глутамат, и направляющие молекулы. mTORC1 мощно активируется небольшой GTPase, называемой Ras гомологом, обогащенной мозгом (Rheb). Активность Rheb, в свою очередь, подавляется комплексом туберозного склероза (TSC), состоящим из опухолевых супрессоров TSC1 (хамартин) и TSC2 (туберин), и недавно определенного TBC1D7, которые действуют координированно как белок, активирующий ГТФазу (GAP) преобразовать активный Rheb-GTP в неактивный Rheb-GDP и подавить mTOR. Только TSC2 содержит функцию GAP, однако как TSC1, так и TSC2 необходимы для функциональности этого гетеродимера. Функция TSC дополнительно регулируется несколькими киназными каскадами. Ингибирующие воздействия включают киназу, связанную с внеклеточным сигналом (ERK), рибосомную S6-киназу (p90-RSK), гликогенсинтазную киназу 3β (GSK-3β) и AKT, которые приводят к увеличению активности mTOR посредством подавления активности TSC2. Независимо от TSC2, AKT также стимулирует активность mTOR напрямую, ингибируя PRAS40. Дальнейший апстрим, гомолог фосфатазы и тензина, удаленный на хромосоме 10 (PTEN), может инактивировать PI3K и, таким образом, подавлять передачу сигналов в mTOR.

mTOR регулирует трансляцию мРНК. Наиболее характерными субстратами mTORC1 являются рибосомные протеинкиназы S6 р70 1 и 2 (S6K1 / 2) и эукариотический фактор инициации 4E-связывающие белки (4E-BP).

Источник

Рапамицин — продление жизни или побочные эффекты?

Антибиотик и иммунодепрессант рапамицин уже несколько десятилетий считается одним из самых многообещающих препаратов против старения. В лабораторных тестах он показал способность имитировать диетические ограничения, что помогало подопытным животным жить дольше и чувствовать себя лучше. Однако серьезные побочные эффекты рапамицина препятствуют его широкому применению для продления жизни. Найдется ли решение этой проблемы?

Происхождение рапамицина

История открытия рапамицина связана с именем канадского биохимика пакистанского происхождения Сурена Сегала. Изучая образцы грунта, собранные около загадочных каменных голов на острове Пасхи посреди Тихого океана, он обнаружил новую бактерию Streptomyces hygroscopicus. В 1972 г. из почвенной бактерии был выделен сильнодействующий противогрибковый агент рапамицин (rapamycin). Новое вещество было названо так же, как местные жители называли остров Пасхи — Рапа-Нуи (RapaNui).

Впоследствии было обнаружено, что рапамицин, кроме антибиотического действия, также оказывает подавляющий эффект на иммунную систему. В сентябре 1999 г. Управление по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными препаратами США (FDA) одобрило рапамицин под торговым названием Rapamune в качестве препарата для пациентов, перенесших операцию по пересадке органов.

В настоящее время врачи применяют лекарства на основе рапамицина для профилактики отторжения трансплантата после пересадки почки, а также для лечения поздних стадий рака почки. Кроме того, рапамицин позиционируют в качестве препарата, продлевающего жизнь благодаря снижению риска развития патологических состояний, связанных с возрастом, например, сердечно-сосудистых заболеваний и болезни Альцгеймера. Рапамицин используют в качестве покрытия коронарных стентов. Его применяют в биологических исследованиях для контроля и изучения локализации и взаимодействия белков. В исследованиях на мышах было обнаружено, что сиролимус препятствует развитию аутизма и болезни Альцгеймера. Но самая перспективная сфера применения рапамицина связана с его потенциальной возможностью замедлять проявления естественного процесса старения.

Мишень рапамицина mTOR

Было установлено, что рапамицин подавляет активность важного регуляторного белка, который получил название TOR (target of rapamycin — «мишень рапамицина»). Это белок, который регулирует ряд жизненно важных процессов в клетке, в том числе темп клеточных делений и скорость синтеза белков. Таким образом, молекулы рапамицина могут блокировать основные сигнальные пути, регулирующие рост и метаболизм.

Уже давно известно, что ограничение калорийности рациона увеличивает продолжительность жизни и снижает вероятность развития ассоциированных с возрастом заболеваний

Система mTOR функционирует как сенсор уровня питательных веществ, ростовых факторов и цитокинов в клетке, регулируя процессы размножения и метаболизма клетки. Например, при недостатке пищи TOR- механизм снижает активность синтеза белков. При обилии белкового питания TOR активируется и клетки тела растут и делятся, однако побочный эффект этого явления — ускоренное старение организма. Нарушение регуляции mTOR приводит к развитию различных заболеваний, в том числе разных видов рака.

Метаболический регулятор скорости жизни

Проверенный способ замедлить процесс старения — строгие диетические ограничения. Уже давно известно, что ограничение калорийности рациона увеличивает продолжительность жизни и снижает вероятность развития ассоциированных с возрастом заболеваний. Этот механизм имеет важное эволюционное значение, поэтому он сохраняется у широкого спектра организмов, начиная от дрожжей и круглых червей и заканчивая приматами. У человека генетически сниженная активность TOR коррелирует с высокой чувствительностью к инсулину и может быть связана с долгожительством.

Активность протеинкиназы TOR, имеющая большое значение в период развития, но приводящая к возрастному ухудшению состояния организма, вовлечена в патогенез целого ряда хронических болезней, включая сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания, рак и нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона. По результатам ряда исследований основную роль в этом может играть определенный сигнальный механизм, опосредуемый белком TOR. Данный механизм работает как своего рода пищевой детектор, участвующий в регуляции метаболических реакций организма на доступность питательных веществ.

Имитация ограничительной диеты

Результаты многочисленных исследований на животных продемонстрировали, что диетические ограничения и прием рапамицина приводят к одному результату — подопытные мыши живут дольше. Одна из вероятных причин благотворного влияния ограничительной диеты заключается в том, что этот процесс ингибирует сигнальный путь TOR и ускоряет развитие аутофагии. Поэтому можно сказать, что рапамицин в каком-то смысле «имитирует» ограничительную диету.

Однако обнаружено два принципиальных отличия действия диеты и рапамицина. Во-первых, ограничительная диета всегда приводит к уменьшению массы тела животных по сравнению с показателем в контрольной группе, а от рапамицина масса не уменьшается. Во-вторых, снижение калорийности пищи продлевает жизнь только в том случае, если эту диету применяют у мышей с раннего возраста.

Несмотря на многообещающие перспективы, у рапамицина есть множество побочных эффектов, которые не позволяют использовать его для продления жизни людей, что сводит на нет большинство полезных эффектов препарата

Препарат замедляет жизнедеятельность клеток, что способствует, в частности, снижению вероятности образования злокачественных опухолей, которые являются основной причиной смерти старых мышей. По данным исследования, недавно проведенного на собаках, выявлены улучшения в работе сердца немолодых собак, которым давали рапамицин. Это указывает на то, что препарат представляет собой возможное эффективное средство для борьбы со старением у людей преклонного возраста. Но исследователям необходимо понять, можно ли замедлить процесс старения при приеме рапамицина в дозах, которые не причинят вреда организму.

Опасные побочные эффекты

Несмотря на многообещающие перспективы, у рапамицина есть множество побочных эффектов, которые не позволяют использовать его для продления жизни людей, что сводит на нет большинство полезных эффектов препарата. По мнению многих ученых и врачей, это является ахиллесовой пятой рапамицина в качестве лекарственного средства, замедляющего процесс старения. Поскольку рапамицин при приеме в высоких дозах подавляет иммунную систему, пациенты, которые его принимают после трансплантации или противораковой терапии, подвержены развитию опасных инфекций.

Читайте о других лекарственных средствах, замедляющих старение: Фармакология против старения

Препарат ингибирует комплекс протеинкиназы, что может привести к развитию «диабетоподобных» синдромов, таких как повышение резистентности к инсулину и ухудшение переносимости глюкозы. Серьезными осложнениями, связанными с приемом препарата, являются легочная токсичность и риск развития интерстициального пневмонита, особенно после пересадки легких. Как и все иммунодепрессанты, рапамицин может подавлять природные противоонкологические механизмы организма и приводить к развитию некоторых видов рака. Есть данные, что у больных раком, принимавших рапамицин, скорость развития опухоли была выше, чем у пациентов с неповрежденной иммунной системой. Тем не менее результаты других исследований указывают на то, что при правильном расчете дозы рапамицин может даже усиливать иммунный ответ на опухоль или иным образом способствовать ее регрессии.

Особую опасность побочные эффекты рапамицина представляют для лиц пожилого возраста, иммунная система которых и без того уже ослаблена. Впрочем, и людям, не имеющим проблем со здоровьем, бесконтрольный прием рапамицина в качестве «замедлителя» старения категорически противопоказан. Опыт клинического применения этого препарата показал, что у него весьма специфические побочные эффекты, которые чаще всего проявляются у тех, кто принимает рапамицин длительными курсами. Среди них гиперхолестеринемия, гиперлипидемия и артериальная гипертензия. Побочные эффекты рапамицина могут включать гангренозные язвы и плохое заживление ран. Рапамицин затрагивает сигнальные пути, которые слишком фундаментальны для нормальных клеточных функций. Поэтому пока рано говорить о нем как о препарате, который могут принимать здоровые люди, до тех пор, пока не будет больше данных.

Как избежать опасных последствий?

Ученые предположили, что сочетание рапамицина и другого лекарственного средства, компенсирующего повышение резистентности к инсулину, поможет получить пользу от препарата без нежелательных побочных эффектов. Новое исследование выявило причину развития резистентности к инсулину в результате долгосрочного использования рапамицина. Оказалось, что и ограничения питания, и прием рапамицина ингибируют синтез липидов, но только диетические ограничения увеличивают окисление этих липидов в целях получения энергии. Рапамицин, наоборот, допускает накопление жирных кислот, что в итоге повышает резистентность к инсулину, а это, в свою очередь, может привести к развитию сахарного диабета.

В лабораторных испытаниях комбинированное использование рапамицина и метформина у пациентов с сахарным диабетом предотвращало нежелательный побочный эффект. Это решает проблему развития резистентности к инсулину. Если выводы исследователей будут подтверждены результатами более масштабных испытаний, то комбинированное применение метформина и рапамицина можно будет рассматривать для замедления старения и лечения возрастных заболеваний.

Татьяна Кривомаз,
канд. биол. наук, д-р техн. наук, профессор

Источник

Рапамицин против старения

Что такое рапамицин

Рапамицин не тестировался таким образом на людях, но, учитывая сходство между биологией мыши и человека, ученые предполагают, что он также способен продлить нашу жизнь.

Рапамицин в продлении жизни

Так, метформин, который выписывают диабетикам, продлевает жизнь мышей и червей. Аспирин снижает риск тромбоза и рака пищеварительной системы.

Считается, что рапамицин проявляет свои свойства продления жизни, имитируя эффект ограничения калорийности, один из самых надежных способов продления жизни у животных. Он нацелен на сигнальную молекулу mTOR, которая является важным узлом в путях восприятия питательных веществ. Отсутствие еды выключает mTOR и активирует аварийные системы, которые позволяют нам пережить периоды голода.

Эти пути запускают аутофагию, процесс, с помощью которого клетки поглощают дисфункциональные органеллы и молекулы для получения энергии. Это уменьшает накопление мертвого органического материала, который обычно забивает наши ткани по мере того, как мы стареем, и, следовательно, замедляет или даже обращает вспять процесс старения.

Изучайте тонкости антивозрастной медицины из любой точки мира. Для удобства врачей мы создали обучающую онлайн-платформу Anti-Age Expert: Здесь последовательно выкладываются лекции наших образовательных программ, к которым открыт доступ 24/7. Врачи могут изучать материалы необходимое количество раз, задавать вопросы и обсуждать интересные клинические случаи с коллегами в специальных чатах

К сожалению, лекарство, подобное рапамицину, предназначенное для предотвращения респираторных заболеваний у пожилых пациентов, не прошло клинические испытания. Препарат рано показал себя многообещающим, и считалось, что он действует, замедляя иммунное старение или возрастное снижение иммунной системы. Однако многие другие ингибиторы mTOR находятся в стадии разработки.

Рапамицин и молодость кожи

Исследование, проведенное командой Медицинского колледжа Дрексельского университета в Филадельфии (США), показало, что иммуносупрессор рапамицин также оказывает антивозрастное действие на кожу человека.

В клиническом испытании участвовали 13 добровольцев старше 40 лет. Они наносили крем с рапамицином на тыльную сторону одной руки и крем с плацебо на тыльную сторону другой руки каждые 1-2 дня перед сном.

Участники эксперимента посещали оценочные визиты каждые 2 месяца в течение 8 месяцев. Во время визитов исследователи фотографировали их руки, чтобы оценить морщины на коже и общий вид.

Выяснилось, что регулярное нанесение рапамицина на тыльную сторону рук сокращает морщины и уменьшает дряблость, а также улучшает тон кожи.

По истечении 8 месяцев на руках большинства участников, получавших лечение рапамицином, наблюдалось увеличение коллагена и снижение белка p16, показателя клеточного старения. Кожа с большим количеством таких клеток становится более морщинистой и медленнее заживает.

Через 8 месяцев большинство рук, получавших лечение рапамицином, показало увеличение коллагена и более низкие уровни маркера старения в клетках кожи по сравнению с теми, кто использовал плацебо.

В этом случае лечение рапамицином продемонстрировало явное влияние на старение кожи как на молекулярном, так и на клиническом уровнях.

Получайте знания, основанные на доказательной медицине из первых уст ведущих мировых специалистов. В рамках Модульной Школы Anti-Age Expert каждый месяц проходят очные двухдневные семинары, где раскрываются тонкости anti-age медицины для врачей более 25 специальностей

Краткие выводы

У иммунодепрессанта рапамицина, вероятно, есть антивозрастные свойства;

В экспериментах на мышах препарат показал увеличение продолжительности их жизни;

Также рапамицин продемонстрировал омолаживающее действие на кожу человека;

Однако для того, чтобы начать применять его как anti-age препарат, необходимы дополнительные наблюдения, чтобы исключить и минимизировать возможные риски.

Список использованной литературы

Heitman J, Movva NR, Hall MN. Targets for cell cycle arrest by the immunosuppressant rapamycin in yeast. Science. 1991;253(5022):905–9.

Источник

Рапамицин : состав, показания, дозировка, побочные эффекты

Информация является обобщающей и не может быть использована для лечения, без рекомендации врача.

Данный лекарственный препарат относится к группе иммунодепрессантов, активно применяемых в трансплантологии.

Его основное действующее вещество – рапамицин (Sirolimusum). Относится к иммунодепрессивным лекарственным средствам. Механизм действия рапамицина принципиально отличен от других препаратов той же группы. В частности, он обладает способностью подавлять активность клеток типа T, благодаря блокировке двух типов передачи сигналов (опосредованной и внутриклеточной).

Связываясь с иммунофилином, рапамицин производит подавление активации клетки-мишени киназы (mTOR). Благодаря данному процессу ингибирования mTOR, происходит блокада группы путей, отвечающих за передачу и процесс преобразования сигнала, что, в результате, вызывает снижение иммунного ответа вследствие подавления активации лимфоцитов.

Как следствие, происходит подавление возможного отторжения трансплантата.

Состав и форма выпуска

Основное действующее вещество – рапамицин.

Препарат поступает в продажу в таблетированной форме, в дозировке по 0,5, а также по 1 и по 2 мг рапамицина в 1 таблетке.

Также выпускается в форме перорального р-ра, в дозировке 1 мг рапамицина на 1 мл препарата.

Показания

Фармацевтическое средство Рапамицин применяют для подавления возможного риска отторжения трансплантата при пересадке органов.

Может применяться в комбинации с терапией глюкокортикостероидами и циклоспоринами.

Противопоказания

Рассматриваемое лекарственное средство противопоказано применять в случаях, когда у пациента имеется выраженная гиперчувствительность (аллергия) к основному или к одному из вспомогательных компонентов.

Не применяется в педиатрии.

Применение при беременности и кормлении грудью

В случае беременности назначение данного препарата противопоказано.

При необходимости применения данного препарата лактацию следует приостановить.

Способ применения и дозы

Препарат Рапамицин применяется перорально.

Рекомендации по дозировке препарата и схемам приема:

— начальная терапия (длится 2-3 месяца сразу после пересадки) – нагрузочная доза первые 48 часов, 6 мг;

— поддерживающая терапия – 2 мг в день;

— при комбинации с циклоспорином (если попытка его отмены была неудачной) – лечение длится не более 3 месяцев, затем рапамицин отменяют.

При заболеваниях почек или печени (при средней и легкой степени тяжести), в пожилом возрасте коррекция дозировки не является необходимой.

Точную дозировку, корректировку и длительность лечения определяет опытный лечащий врач, в зависимости от состояния пациента, реакции его организма на препарат.

Передозировка

При передозировке могут усилиться побочные эффекты.

В случае передозировки прием препарата следует остановить и обратиться к врачу. Провести симптоматическое лечение.

Специфический антидот отсутствует.

Побочные эффекты

При лечении данным препаратом (в особенности при комбинации лечения с циклоспорином и глюкокортикостероидами) могут возникнуть побочные эффекты в виде:

— легочной токсичности, или осложнения, которое может возникнуть при пересадке легкого;

— опасности развития инфекционных заболеваний, в том числе нижних дыхательных путей, поскольку подавление иммунитета может вызвать повышенную восприимчивость организма к инфекциям;

— торможения заживления ран;

— развития микозных, вирусных, бактериальных заболеваний;

— гепатотоксичности, в том числе с редкими случаями фатального некроза печени.

Условия и сроки хранения

Срок годности – 3 года от даты производства, указанной на упаковке.

Температура хранения – 25°С.

Связанные болезни:

Инструкция по применению создана на основе официальной инструкции производителя и представлена исключительно с ознакомительной целью. Заниматься самолечением не рекомендуется.

Анализы

Все лаборатории – в одном месте. Удобное расположение и подходящий график работы, все это позволит вам не тратить лишнее время на поиски.

Источник

Рапамицин: недолгая, но интересная исTORия

Луиcу 27, он работает на сборочном конвейере в Три Риверс (Three Rivers) в штате Мичиган. А Чарльз — обычный 50-летний семьянин со средним уровнем заработка из Атланты. Вэну 72, и он пенсионер. Что объединяет этих троих, кроме их американского гражданства? Они все не хотят умирать и употребляют препарат рапамицин, который, как они верят, замедлит их старение. В России биохакеры рапамицин почти не употребляют — но не потому, что не хотят, а потому что он, мягко скажем, дороговат — от 450 рублей за таблетку. Но можно предположить, что в будущем он станет дешевле, и тогда…

Впервые лекарство от старения начали искать тысячи лет назад. Ещё Гильгамеш пытался найти способ жить вечно. (Парень обратился к пережившему потоп бессмертному старцу и был послан им… на дно морское искать определённый тип коралла. Поиски закончились не то чтобы особенно успешно — Гильгамеш давно не с нами). Далее — античный историк Геродот писал про дарующий долгожительство фонтан, а в Средние века вечную жизнь сулил отважным рыцарям Святой Грааль. С тех эпических времён пор много воды утекло, но несмотря на то, что мы далеко продвинулись в понимании мира в сравнении хоть с Гильшамешем, хоть с людьми Средневековья, рецепт бессмертия так и не найден.

Сейчас популярен активизм по радикальному продлению жизни. Приверженцы идеи хотят продлить здоровую жизнь человека методами классической медицины. Они выступают за скорейшее начало испытаний препаратов от старости на людях, поэтому лоббируют признание старения отдельным заболеванием. Биохакеры, вслед за ними, начинают экспериментировать на себе с препаратами, показавшими на модельных животных эффективность в борьбе со старостью. Таким образом биохакеры пытаются заполнить пробел, обусловленный отсутствием клинических испытаний, и предоставить в распоряжение науки хотя бы одиночные примеры продолжительного действия тех или иных препаратов (ну и, конечно, продлить себе жизнь!).

Один из таких многообещающих препаратов, полюбившихся биохакерам, — рапамицин. И хотя в арсенале врача он появился на рубеже прошедшего и нынешнего веков, его история как потенциального лекарства от старости началась несколько позже…

Как ходить босиком и не подхватить столбняк

История рапамицина начинается в 1965 году. Доктор Стэнли Скорына (Stanley Skoryna) из Университета Макгилла в Монреале (McGill University, Montreal) тогда убедил ВОЗ предоставить финансирование для пилотного проекта по изучению взаимосвязи между наследственностью, болезнями и природой острова Пасхи. В результате была организована канадская исследовательская экспедиция на этот остров. В её ходе было замечено, что хотя аборигены ходили босиком, они не подхватывали столбнячную палочку и грибки. Учёные решили, что в земле острова содержится что-то особенное, и, собрав её образцы, оставили их на хранение в университетской лаборатории.

Остров Пасхи. Историческая гравюра.

В 1975 году при поддержке компании Ayerst (Ayerst, McKenna and Harrison, Ltd.) Сурендра Натх Сегал (Surendra Nath Sehgal) и коллеги вернулись к этим образцам и попытались найти в них бактерии, выделяющие противогрибковые вещества (бактерии, к слову, могут храниться замороженными много лет). Эксперимент прошёл успешно, и они наткнулись на Streptomyces hygroscopicus (потом переименованную в S. rapamycinicus), выделяющую в процессе жизнедеятельности антибиотик из класса макролидов с противогрибковым действием. Вещество было названо рапамицином в честь названия острова на языке местного населения — Rapa Nui. Но в дальнейших исследованиях выяснилось, что вещество обладает нежелательным побочным действием — оно подавляет иммунитет! (Когда вы лечитесь от грибковых инфекций, иммунодепрессия — это не то, чего вы хотите). В итоге о нём забыли, а лаборатория компании переехала из Канады в Принстон (Princeton University), Нью Джерси. Но заинтересованность Сурендры Натха Сегала в рапамицине была настолько велика, что он перед переездом заготовил вещество в большом количестве, зная, что на новом месте у него не будет компонентов и условий, и привёз с собой.

В 1987-м, когда иммунодепрессанты стали использовать для подавления иммунного ответа при пересадке органов, исследователи из канадской компании вернулись к рапамицину. Их ждал сюрприз — в клинических испытаниях он оказался более мощным (до 100 раз) и менее токсичным в качестве иммунодепрессанта, чем использовавшийся на тот момент циклоспорин А. Это породило целое направление исследований. К 1999 году было доказано, что его безопасно применять на людях, и FDA одобрило это вещество. Согласно патенту Pfizer, лекарство выпускалось под названием рапамун, а действующему веществу дали второе название, принятое Советом США по принятию наименований (The United States Adopted Names Council), — сиролимус.

Но было и другое направление исследований. Ещё в 1990-х годах Майкл Холл (Michael Nip Hall) и его коллеги из Университета Базеля (Universität Basel) взялись за проект описания на клеточном уровне фунгицидного действия вещества. Джо Хайтман (Joe Heitmann), постдок в университете Базеля, вырастил обычную культуру дрожжей и поместил их в чашку Петри, на которую предварительно был нанесён рапамицин. Большинство дрожжей умерли, но некоторые мутировавшие дрожжевые клетки выжили. Хайтман суммарно выделил примерно 20 разных мутаций, дающих резистентность к рапамицину. Все эти мутации приходились на три разных гена, кодирующих белки FKBP и два других из класса киназ, позднее названных TOR1 и TOR2 и объединённых под названием TOR (от Target of Rapamicyn, цель связывания рапамицина). Подробнее про клеточную химию рапамицина можно посмотреть лекцию по ссылке.

Наблюдая за процессами, в которые вовлечён белок, исследователи заметили, что мушки-дрозофилы с пониженной активностью TOR, как и особи других видов с такой особенностью, по размеру меньше, чем их собратья без мутаций. Сначала большая часть работавших над темой склонны были считать, что у этих животных просто меньше клеток и что TOR влияет на процессы клеточного деления. То есть, мутация гена и ослабление активности белка, по их мнению, должны были оказывать цитостатическое (останавливающее рост количества клеток) действие. Но точного ответа не было, поэтому Томас Нойфельд (Тhomas Neufeld) в один прекрасный момент задался целью прояснить, за что отвечает TOR: за размер клетки или за количество клеточных делений. Для этого он посчитал количество клеток в отдельно взятых участках крыльев мушек с мутацией и без мутации и далее экстраполировал эту пропорцию на всё тело мушки. Число клеток двух мух, большой и маленькой, оказалось одинаковым! Поэтому он сделал вывод, что разница в размерах нормальной и мутантной мухи определяется именно размером клеток, а не их числом. То есть, белок TOR контролирует рост клетки, хотя раньше считалось, что его ничто не контролирует и он происходит спонтанно.

Далее начались эксперименты для дальнейшего выяснения механизмов TOR на мышах и даже на культурах человеческих клеток. Вскоре был обнаружен и одноимённый сигнальный путь mTOR (mammalian TOR, белок TOR у млекопитающих), даже два, mTORC1 и mTORC2 (C в данных аббревиатурах отвечает за слово complex, комплекс), причём только первый оказался чувствителен к рапамицину. И несмотря на то, что оба контролируются фактором роста, mTORC1 также реагирует на уровень питательных веществ, аминокислот, на уровни энергии и кислорода.

Сделать больше, сделать лучше!

Исследования, связанные с рапамицином, не прекращались с 1990-х годов, а с 2012-го года их стало ещё больше — из-за того, что истёк срок патента Pfizer и многие компании оказались заинтересованы в производстве лекарства. Какие были направления исследований? Во-первых, искали новые бактерии, которые производили бы больше вещества. Пример такого исследования: в 1995-м году учёные из Японии, префектуры Шизука, нашли новую бактерию, Actinoplanes sp., которая производила в десять раз больше рапамицина, чем S. rapamycinicus. Исследования также ведутся в области генетики: какие кластеры генов у каких бактерий отвечают за большее или меньшее производство рапамицина.

Во-вторых, идёт поиск эффективного способа производить рапамицин, так как сейчас это очень дорогой и трудоёмкий процесс, что значительно повышает его цену. Учёные исследуют, чем «кормить» бактерию, при какой температуре и кислотности содержать, чтобы «надоить» из неё больше вещества. Например, если поместить её в среду, богатую фруктозой, удастся добыть довольно много рапамицина, но не максимально возможное количество. При этом, создать благоприятную среду в биореакторе должно быть не слишком сложно. Кстати, недавно для изучения влияния питательных веществ на производство рапамицина совместно с другой методологией были использованы нейронные сети, которые помогли исследователям понять, что аппетит бактерии отлично удовлетворяют манноза, L-лизин и соевый шрот, представленные в определённой концентрации. В результате выработка рапамицина бактерией S. hygroscopicus достигла 320,89 мг/л. Подробнее про текущие способы биосинтеза рапамицина можно почитать по ссылке.

Ищут учёные и новые функциональные аналоги рапамицина, т.н. рапалоги, которые, подобно рапамицину, ингибируют работу mTOR. Многие новые рапалоги были получены с помощью биологических модификаций. Компания Novartis рассмотрела 28 бактерий и 72 грибка, известных способностью к биотрансформациям, и нашла таким образом несколько рапалогов (39-O-demethylrapamycin, 27-O-demethylrapamycin, 16-O-demethylrapamycin). Разные рапалоги могут воздействовать более таргетированно на то или иное заболевание, например, на разные виды злокачественных опухолей, или лучше усваиваются. Например, эмсиролимус лучше усваивается, чем оригинальный рапамицин.

Рапамицин в продлении жизни

Первые попытки изучить, как сигнальный путь mTOR, а соответственно и рапамицин, связаны с продолжительностью жизни, относятся к 2000-м. Ранние эксперименты такого рода были проведены на пивных дрожжах, а также на беспозвоночных — червях и мушках-дрозофилах. Тогда было обнаружено, что мутации в гене TOR продлевают продолжительность жизни этих модельных животных. Следующим важным шагом было продемонстрировать такой эффект у млекопитающих.

В 2009 году Дэвид Харрисон (David Harrison) и коллеги из разных исследовательских университетов США стали экспериментировать на лабораторных мышах. Планировалось, что это будут животные «средних лет», но в связи с трудностями с формулированием протокола кормления эксперимент начали довольно поздно для мышиной жизни — когда мышам было 20 месяцев от роду, что примерно эквивалентно 60 годам у людей. Каждая вовлечённая в исследование лаборатория, а их было три, проводила эксперименты параллельно по одному и тому же протоколу. Суммарно в исследовании приняли участие 2000 мышей. Учёные позаботились о том, чтобы мыши были генетически разнообразные, чтобы избежать эффекта, когда все они случайно окажутся более восприимчивы к препарату, чем в среднем по популяции (такое возможно с генетически гомогенными лабораторными животными). Грызунам вместе с едой давали в качестве добавки рапамицин в дозировке 2,24 мг на один килограмм веса (если принять, что стандартный вес средней лабораторной мыши — 20 граммов, то каждой особи давали по 0,0446 мг вещества). В итоге, продолжительность жизни мышей удалось продлить на 14% по сравнению с контрольной группой. Такое было ранее возможно только с помощью диеты с ограничением калорий. Именно тогда впервые было выдвинуто предположение, что ограничение калорий, известное способностью продлевать жизнь модельных животных, и рапамицин работают одинаково — задействуя сигнальный путь mTOR. Но были и сомнения — на протоколе с голоданием мыши обычно теряли вес, да и работал он только если мышей сажали на диету с самого начала жизни. Лишь значительно позже выяснили, что активность TOR регулируется количеством доступных питательных веществ.

Есть и свидетельства, хоть и пока только косвенные, в пользу того, что рапамицин способен продлять и человеческую жизнь. Начнём с того, что если описывать потенциальные и зарегистрированные клинические применения рапамицина и рапалогов, то придётся вспомнить целый ряд заболеваний. У него есть следующие потенциальные применения:

Многие из перечисленных заболеваний связаны со старостью. Чем старше мы, тем выше вероятность инфаркта, стеноза, злокачественных опухолей, Альцгеймера и Паркинсона. «Может быть, если этот препарат продлевает жизнь лабораторных животных и противодействует болезням, связанным со старостью, он и является лекарством от старости? — Примерно такое можно услышать от энтузиастов радикального продления жизни, — Эффект достигается из-за того, что рапамицин замедляет клеточный цикл». Михаил Благосклонный (Michael Blagosklonny), онколог и геронтолог из Комплексного онкологического центра Розуэлл-парка (Roswell Park Comprehensive Cancer Center) и энтузиаст рапамицина, в своей статье даже заявляет, что решение не принимать рапамицин скажется на продолжительности жизни так же, как решение продолжать курить! Но серьёзных клинических доказательств таким утверждениям нет.

В 2014 году был начат проект The Dog Ageing Project — массовое испытание воздействия рапамицина на продолжительность жизни домашних собак. В проекте могут участвовать как молодые, так и старые собаки разных пород. Как только исследование будет завершено, у нас будет больше оснований считать, что у рапамицина есть шанс продлить здоровую жизнь человека. Или нет.

Коварство рапамицина

Рапамицин как в общем и целом безопасный для применения у людей был зарегистрирован FDA ещё в 1999 году. Нет ни одного зарегистрированного случая смерти от передозировки рапамицином — даже в неудачной попытке самоубийства, когда 18-летняя девушка приняла 103 таблетки рапамицина по 1 мг, единственным обнаруженным эффектом было повышение общего холестерина в крови.

Но когда препарат регистрировали в FDA, регистрация сопровождалась предупреждением, что все препараты-иммунодепрессанты «из-за того, что подавляют иммунитет, могут повышать склонность человека к инфекциям, могут способствовать развитию опухолей, таких как лимфома и рак кожи». В принципе, всё логично: чем хуже иммунитет — тем хуже он атакует мутантные, например, раковые, клетки. Но клиническая практика опровергает такую логику. Михаил Благосклонный утверждает, что ярлык иммунодепрессанта надолго оттолкнул публичный интерес от препарата.

Это правда, что рапамицин может увеличивать тяжесть бактериальных инфекций, так как ингибирует функцию нейтрофилов, а также вызывает легкую тромбоцитопению, анемию и лейкопению (низкое количество тромбоцитов, красных кровяных телец и лейкоцитов соответственно). Он замедляет процессы клеточного деления, следовательно и кровяных клеток в организме оказывается меньше.

Среди других неприятных побочных эффектов — стоматит и микозит (изъязвление слизистых оболочек рта и пищеварительного тракта). Редким побочным эффектом рапамицина является неинфекционная интерстициальная пневмония. Но эти побочные эффекты имеют обратимый характер, и, если они не мешают жить, то сторонники долголетия утверждают, что «ничего страшного» и польза превышает вред, а если мешают — «можно просто снизить дозу». В целях предотвращения старения, согласно Благосклонному, рапамицин может использоваться либо периодически (например, один раз в неделю), либо в низких суточных дозах, и может быть отменён, если возникнут какие-либо неприятные «побочки».

Много споров было вокруг такого побочного эффекта как развитие временного диабета. Здесь можно вспомнить, что голодная диета, которая имеет схожее с рапамицином влияние на процессы старения, также вызывает инсулинорезистентность и у мышей, и у людей. Обе эти интервенции работают схожим путём: обычно mTOR активируется тем больше, чем больше питательных веществ в среде. Логика за этим такая: во время длительного голодания использование глюкозы не связанными с мозгом тканями должно быть подавлено, чтобы обеспечить адекватное снабжение мозга энергией. Голодная диета хоть и вызывает диабет, но не считается вредной, поэтому и диабет, вызванный рапамицином не должен считаться вредным. В конце концов, можно просто дополнить рапамицин метформином, ещё одним потенциальным геропротектором, и убрать симптомы диабета — примерно так говорит в своей статье Михаил Благосклонный. (Позиция редакции не обязательно совпадает с такой точкой зрения).

Заключение

В настоящее время нет однозначного заключения учёных, подходит рапамицин или нет на роль эликсира молодости. Кто-то спешит провозгласить его практически панацеей, кто-то предупреждает: «Но ведь побочные эффекты, как и сам эффект, ещё не до конца изучены!» Скорее всего правда где-то посредине: с одной стороны, мы знаем о веществе довольно много, в том числе и из клинической практики. С другой стороны, нет гарантии, что рапамицин сработает на людях так же, как и на мышах или собаках.

В данный момент ведётся масса испытаний на людях, которые помогут ответить на множество вопросов про этот препарат. Но все эти исследования касаются лишь определённых заболеваний, и в большинстве не касаются проблемы собственно старения. Поэтому лучшее, что можно сделать сейчас — это лоббировать признание старения заболеванием и таким образом дозволения клинических испытаний рапамицина и других препаратов от старения на людях.

Пока у нас нет таких испытаний, мы будем довольствоваться примерами единичных смельчаков, таких как Вэн, Чарльз и Луис, а также практикующий врач Алан Грин (dr. Alan Green) из США, который назначает своим пациентам рапамицин для лечения старости и принимает его сам.

Источник