У кожному живому організмі цокають невидимі годинники, які визначають перебіг всіх біологічних процесів: від швидкості ділення клітин до старіння і смерті. Оборонне наукове агентство DARPA вважає, що можна знайти і перенастроювати ці години, комбінуючи біологію, прийоми злому кодів, математику та інформатику.

Якщо ця програма Пентагону під назвою Biochronicity увінчається успіхом, людство отримає відповіді на безліч найважливіших питань: чому рак так швидко поширюється, як стовбурові клітини самостійно оновлюються і чому клітини запрограмовані на смерть. Це буде епохальний прорив, який можливо дозволить керувати життєдіяльністю людей і навіть перемогти смерть.

Вчені вже досить добре вивчили внутрішні процеси, що протікають в живих організмах. Наприклад, ми знаємо, що вуглеводи, які ми їмо, розщеплюються до глюкози, а потім перетворюються в АТФ – енергію, яка живить кожну клітку нашого організму. Але, як не дивно, до цих пір точно не виміряна час цих перетворень і механізм, який визначає його. Враховуючи, наскільки важливо вимір часу в інших областях науки, від хімії до квантової механіки, дійсно дивно, як мало уваги питанню часу приділяється в біології.

Очевидно, що всі життєві процеси залежать від якогось внутрішнього механізму вимірювання часу. "Установка годин" може відбуватися один раз у житті, наприклад гормонами в період статевого дозрівання або повсякденно – при звичайному метаболізмі перетворення їжі в енергію. Хоча вчені і виявили безліч різних компонентів наших внутрішніх годин, жоден з них не був ідентифікований як головний регулятор великої системи, яка контролює тимчасові процеси організму.

DARPA хоче знайти головний регулятор, а потім використовувати ці знання для розробки "прогнозних моделей молекулярно-часових подій, клітинного циклу, тривалості життя, старіння і загибелі клітин, реакції на стрес, ефективних стратегій лікування і доставки ліків". Ключовим словом є прогноз – вчені DARPA вже не задовольняються описом функціонування клітин і ферментів, а хочуть мати математичні моделі та алгоритми, що дозволяють передбачити розвиток біологічної системи.

Щодо біологічних процесів, де час відіграє важливу роль, наприклад старіння і онкологічних захворювань, ми до цих пір не можемо точно сказати, коли вони починаються, скільки триватимуть і чому вони відбуваються. Вченим відомо, що деякі частини ДНК на кінці хромосом, звані теломери, скорочуються кожен раз, коли клітина ділиться. Це відіграє важливу роль в старінні і смерті клітин. Біологи також впевнені, що нормальні клітини перетворюються в ракові через серію мутацій, які заважають нормальному росту тканин. Але коли саме клітина досягає запрограмованої смерті або коли ракові клітини починають копіюватися, поки невідомо.

Протягом багатьох років вчені вважали, що секвенування ДНК допоможе виявити гени, відповідальні за різні хвороби, і "вимикання" цих генів стане панацеєю від багатьох недуг. Проте все виявилося не так просто, оскільки на експресію генів впливають безліч факторів: від умов в утробі матері, до впливу на окремі клітини.

Таким чином, щоб виявити "годинник" в геномі людини, можливо знадобиться вивчити взаємодію генів в рамках більш великих клітинних процесів і факторів навколишнього середовища. Це складний і копіткий процес, але успіх обіцяє величезні перспективи.

За матеріалами: rnd.cnews

Tweet