Вообще тихоходки (Tardigrada) — уникальные создания. Эти микроскопические беспозвоночные с восемью ногами, еще называемые водяными медведями, способны выжить в самых экстремальных условиях. Их не пугает лютый холод и жесткая радиация открытого космоса, они спокойно переносят почти полное отсутствие воды и способны остаться невредимыми после выстрела из ружья.

Стоп-сигнал для метаболизма

Ученые уже давно изучают тихоходок, поэтому знают, что главный секрет выживания этих существ — радикальное снижение метаболизма. Водяные медведи скукоживаются в обезвоженные шарики и ждут так годами, пока не наступят лучшие времена. Температурный диапазон, в котором выживают тихоходки, просто поражает — от минус 200° С до 148,9° C.

В данный момент биологи обнаружили, что вещества, ранее найденные в тихоходках, способны радикально тормозить клеточный обмен веществ у человека. 19 марта 2024 года статья об этом открытии была опубликована на медицинском ресурсе Protein Science. Эксперименты проводились на человеческом биоматериале, выращенном в чашках Петри в лаборатории. Оказалось, что CAHS D, специфический белок тихоходки, во время попадания в человеческую клетку трансформируется в гелеобразную субстанцию.

Это просто поразительно, но когда мы помещаем этот белок в человеческие клетки, он преобразуется в гель и почти останавливает обмен веществ. Точно также, как у тихоходок. При этом клетки входят в состояние биостаза и приобретают устойчивость к стрессовым воздействиям. Получается, что вместе с гелем человек получает определенные возможности тихоходок, — Сильвия Санчес-Мартинес, микробиолог, Университет Вайоминга (США).

Биостаз — разновидность анабиоза, когда организм способен выдерживать окружающие его отрицательные факторы, к примеру, долгое время обходиться без воды. Исследователи из Вайоминга смогли доказать, что белкам, отвечающим за биостаз у тихоходок, вполне по силам производить похожее действие на человеческие клетки.

Очень полезный белок

По словам молекулярных биологов, совершенное ими открытие очень важно с медицинской точки зрения. К примеру, оно позволит использовать сложные методы лечения там, где раньше это было не возможно. Например, осуществлять трансплантацию органов в бедных африканских странах, где из-за отсутствия нормального охлаждения сделать это чрезвычайно сложно. Также белки тихоходок позволят кардинально улучшить условия хранения клеточных препаратов.

Наши результаты открывают путь для развития технологий, основанных на индукции биостаза в клетках и даже целых организмах, таких как люди. В перспективе мы сможем не только долго хранить определенные препараты, но и реально замедлить старение у людей, — коллектив молекулярных биологов Университета Вайоминга.

Самое замечательное в этом открытии, что действие геля полностью обратимо. Клеточный метаболизм возвращается к привычному состоянию, когда замедляющее действие белка заканчивается. Это подтвердили многочисленные лабораторные эксперименты, которые проводил вместе с командой Томас Бутби, микробиолог, руководитель исследовательской группы Университета Вайоминга.

За ним будущее!

Следует добавить, что Бутби и коллеги уже давно изучают удивительные свойства тихоходок в своей лаборатории. В 2023 году исследователи доказали, что белки этих существ помогают сохранять стабильность некоторым важным лекарствам без использования специального охлаждения. В частности, команда Бутби обнаружила, что белки тихоходки способны стабилизировать препараты для лечения гемофилии.

Гемофилия — это наследственное заболевание, связанное с нарушением свертываемости крови. По причине генетической мутации у пациентов с гемофилией в печени недостаточно вырабатывается компонент под названием фактор VIII (FVIII). Из-за этого кровь не способна нормальным образом сворачиваться. Поэтому у людей с гемофилией кровотечения происходят совершенно спонтанно, а сильная травма или операция может грозить смертью, так как кровь будет крайне сложно остановить.

Гемофилия лечится путем ввода в организм FVIII, чтобы восполнить его дефицит. Однако препараты для лечения данной болезни очень капризны в плане хранения, им требуется постоянное охлаждение. Если температура повышается, лекарство теряет свои свойства в течение нескольких часов.

Микробиологи извлекли из тихоходок два вещества, которые помогали им выживать во время обезвоживания: трегалозу (сахар) и белок CAHS D. Оказалось, что оба вещества прекрасно стабилизируют FVIII, но лучше все-таки белок. После того, как CAHS D добавили в препарат с FVIII, оказалось, что лекарство можно хранить практически в любых условиях. Препарат спокойно пережил сильную жару, многократное обезвоживание и длительное хранение в сухом виде и при этом абсолютно не утратил своих лекарственных свойств.

Новое вещество будет полезно не только для сохранения лекарств в труднодоступных местах и бедных странах. Его также можно использовать для транспортировки препаратов в космос. Мы надеемся, что открытый нами белок в итоге ликвидирует зависимость человечества от холодильных установок при хранении лекарств, продуктов и прочих веществ на биологической основе, — Томас Бутби, микробиолог Университета Вайоминга.