Nový výzkum Gero naznačuje, že stárnutí může být řízeno entropií, což přináší nový pohled na stárnutí a úmrtnost
V nedávno publikované studii v časopise Aging Biology představili vědci z biotechnologické společnosti Gero průkopnický model stárnutí, který se zaměřuje na entropii – tendenci složitých systémů přecházet k neuspořádanosti. Tento model, vycházející z druhého zákona termodynamiky, naznačuje, že s přibývajícím věkem dochází k nevratným molekulárním změnám způsobeným entropií, což zvyšuje pravděpodobnost nemocí a úmrtnosti souvisejících s věkem. Výzkum společnosti Gero poskytuje nový pohled na biologický design a nabízí zajímavou perspektivu, jak lépe porozumět roli entropie při určování délky života a stárnutí, což by mohlo vést k terapeutickým intervencím, které by výrazně prodloužily zdraví člověka.
Entropie a její vliv na stárnutí
Entropie, základní koncept termodynamiky, popisuje nevratnou tendenci systémů přecházet z pořádku do chaosu. Když je tento princip aplikován na biologické stárnutí, projevuje se jako kumulativní molekulární poškození, jako jsou chyby v DNA metylaci a mutace, které se v buňkách hromadí během života. Toto poškození postupně oslabuje schopnost těla udržovat homeostázu, což zvyšuje náchylnost k nemocem a riziko úmrtnosti. Zatímco některé léčebné postupy, jako je buněčné přeprogramování nebo senolytika, mohou částečně řešit projevy stárnutí, nedokážou zvrátit změny způsobené entropií – a právě v tom je přístup Gero odlišný.
Využití dat z lidských studií
Tento výzkum využívá rozsáhlé lidské databáze, včetně profilů DNA metylace a dlouhodobých lékařských záznamů z UK Biobank, aby modeloval, jak entropie ovlivňuje biologické systémy. Výzkumný tým Gero prokázal, že entropické stárnutí se u lidí hromadí jinak než u krátkověkých organismů, jako jsou myši, které často podléhají geneticky naprogramovanému stárnutí dříve, než se nahromadí výrazné entropické poškození.
Jak vysvětluje Dr. Peter Fedichev, CEO společnosti Gero: „Naše práce otevírá jasnou cestu k vývoji účinných terapeutik zaměřených na procesy stárnutí. Věříme, že během života lidí, kteří dnes žijí, bychom mohli vyvinout terapie, které zásadně zpomalí nebo zastaví stárnutí.“
Entropický model stárnutí
Výzkum zdůrazňuje klíčovou roli entropie v lidském stárnutí a rozděluje hlavní faktory stárnutí do dvou kategorií. První kategorií jsou onemocnění související s věkem, jako je hypertenze, která jsou často identifikovatelná a léčitelná. Druhou kategorií je však mikroskopické poškození na molekulární úrovni, které vzniká v důsledku nedokonalých buněčných oprav a je s dnešní technologií nevratné. Tento model zpochybňuje účinnost využívání myší jako zástupců pro výzkum lidského stárnutí. Myši, které mají krátkou životnost, podléhají onemocněním souvisejícím s věkem dříve, než se nahromadí výrazné entropické poškození, zatímco lidé mohou kontrolovat tato onemocnění déle, což umožňuje postupné hromadění entropického poškození.
Důsledky pro vývoj terapií
Vzhledem k omezením tradičních zvířecích modelů představuje výzkum Gero posun k používání lidských dat pro studium lidského stárnutí. Fedichev, který má doktorát z teoretické fyziky, vysvětluje: „Ve fyzice nepotřebujeme rozumět každé proměnné, abychom pochopili chování systému. Stejně jako termodynamika pomohla navrhnout parní stroje ještě před tím, než lidé rozuměli existenci molekul, můžeme využít statistickou fyziku k zjednodušení biologické složitosti a pokroku ve výzkumu stárnutí.“
Použití lidských lékařských dat je podle Fedicheva zásadní pro překonání omezení zvířecích modelů, jako jsou myši, kde je stárnutí charakterizováno dynamickou nestabilitou a krátkodobé léčby anti-agingovými léky mají často dlouhodobé omlazující účinky. U lidí je však stárnutí primárně entropické, což znamená, že je výsledkem velkého počtu nezávislých změn, které se liší mezi jednotlivými jedinci a systémy.
Nové terapeutické cíle
Pomocí tohoto modelu založeného na entropii společnost Gero identifikovala specifické molekulární cíle, které mohou hrát roli v regulaci entropických procesů vedoucích ke stárnutí. Manipulací s těmito cíli doufají výzkumníci vytvořit léky, které zpomalí akumulaci entropie a prodlouží tak období života, během něhož zůstávají lidé bez závažných nemocí.
Fedichev vysvětlil, že jejich objev „zásadně mění“ přístup k vývoji léčiv zaměřených na nemoci spojené se stárnutím tím, že zdůrazňuje entropickou povahu lidského stárnutí. Zatímco u myší je stárnutí převážně reverzibilní dynamická nestabilita, u lidí je stárnutí složitý proces napříč různými systémy a buňkami, což jej činí mnohem obtížnějším k ovládání či zvrácení.
Závěr
Výzkum Gero přináší nový pohled na stárnutí, který se zaměřuje na zpomalení procesů způsobených entropií na buněčné úrovni. Terapie zaměřené na specifické markery stárnutí mohou přinést dočasné přínosy, ale model společnosti Gero poukazuje na to, že významnějšího prodloužení zdravého života je možné dosáhnout pouze tím, že zpomalíme entropické procesy.