В основе любого биологического процесса — от деления клеток до старения — лежат некие скрытые от любопытных глаз «часы». Управление перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA) задалось целью докопаться до этого механизма.
Если (это «если» не просто большое, оно огромное) недавно объявленная программа Biochronicity увенчается успехом, мы поймём, почему так трудно победить рак, что позволяет стволовым клеткам самостоятельно обновляться и как клетки запрограммированы на смерть. Иными словами, это будет один из величайших прорывов в истории науки.
Учёные пока весьма смутно представляют себе эти процессы. Например, мы знаем, что поглощённые нами углеводы расщепляются до глюкозы, а затем превращаются в АТФ — энергию, от которой работают клетки. Но когда именно это происходит и сколько времени занимает каждый шаг — загадка.
Известно также, что некоторые участки ДНК на конце хромосом (теломеры) сокращаются всякий раз, когда клетка делится, и это явление играет роль в старении клеток и их смерти. Наука также уверена, что нормальные клетки превращаются в рак через серию мутаций, которые мешают исправлению ошибок и росту тканей. И всё же когда именно клетка достигает запрограммированной смерти, а раковые клетки начинают размножаться — бог весть.
Первые «часовые гены» были обнаружены в 1970-х: они принимают участие в регулировании суточных ритмов у всех организмов, от сине-зеленых водорослей до человека. Но как именно взаимодействуют гены, клеточные процессы и экологические факторы? В течение многих лет учёные полагали, что секвенирование ДНК ответит на все вопросы. Как бы не так. Выяснилось, что на экспрессию генов влияет слишком много всего.
Короче говоря, очевидно, что все жизненные процессы зависят от какого-то внутреннего хронометра. В одном отношении он срабатывает раз в жизни (например, выброс гормонов в период полового созревания), в другом — действует на повседневной основе (например, обмен веществ). Учёные обнаружили множество различных компонентов этих часов, но ни один не был идентифицирован как краеугольный камень.
Вот этот основной регулятор всей системы (или, скажем так, главный тактовый генератор) DARPA и намерено отыскать. Полученные знания планируется использовать для разработки «прогнозных моделей хронированных молекулярных явлений, клеточного цикла, продолжительности жизни, старения и гибели клеток, реакции на стресс, а также методов лечения и доставки лекарств». Ключевое слово здесь — «прогнозных». DARPA уже не довольствуется биологией как описательным инструментом для наблюдения клеток и ферментов. Теперь ему нужны математические модели и алгоритмы, чтобы можно было знать всё заранее. Похоже, сбывается предсказание пионера информатики Алана Тьюринга, который ещё полвека назад видел биологию результатом моделирования.
DARPA когда-то славилось громкими (и нелепыми) проектами — от создания искусственного мозга до «квантового оружия». Но в последние годы агентство всё чаще тратит ресурсы на более «мирские» цели: социальный анализ СМИ, разработка медицинских веб-порталов... С этой точки зрения программа Biochronicity — возврат к истокам.
