Клетка может разобрать часть собственного содержимого и снова использовать полученное сырье. Кажется, такую переработку стоит ускорить: поврежденные компоненты исчезнут, освободится место для новых. Но этим же способом пользуются опухолевые клетки, переживая нехватку питания. За десять лет после Нобелевской премии исследования аутофагии приблизились к медицинской практике — и показали, почему простого правила «чем больше, тем лучше» здесь недостаточно.
Что такое аутофагия простыми словами
Аутофагия — это процесс, при котором клетка расщепляет собственные компоненты и возвращает их составные части в обмен веществ. Слово буквально означает «самопоедание». Оно звучит разрушительно, хотя такая переработка помогает клетке поддерживать себя в рабочем состоянии: избавляться от поврежденных структур и получать ресурсы при недостатке питания.
У наиболее изученного варианта, макроаутофагии, есть отдельная система упаковки. Участок клеточного содержимого окружает растущая мембрана. Ее края смыкаются, образуя пузырек с двойной оболочкой — аутофагосому. Затем он сливается с лизосомой, где ферменты расщепляют доставленный материал. Например, из белков высвобождаются аминокислоты, которые клетка может использовать повторно. Так выглядит основная цепочка клеточной переработки.
Материалом для нее бывают отдельные скопления белков и целые органеллы — внутренние структуры клетки. Удаление поврежденных митохондрий, обеспечивающих клетку энергией, называют митофагией. Этот выборочный вариант особенно интересует исследователей нейродегенеративных заболеваний: нарушения контроля качества митохондрий связаны с некоторыми формами болезни Паркинсона.
За что Осуми получил Нобелевскую премию
О существовании аутофагии знали еще в 1960-х годах. Главные открытия Осуми пришлись на начало 1990-х: он искал гены, без которых клеточная переработка перестает работать. Для опытов биолог использовал обычные пекарские дрожжи.
Внутри дрожжевой клетки есть вакуоль — крупный отсек, выполняющий в том числе работу лизосомы. Обычно доставленный туда материал быстро разрушается. Осуми использовал клетки, у которых не работали расщепляющие белки ферменты, и лишал их питания. Вакуоли заполнялись мембранными пузырьками с клеточным содержимым: переработка останавливалась на стадии, которую удавалось увидеть в микроскоп.
Теперь можно было искать мутации, при которых пузырьки вообще не появлялись. В 1993 году группа Осуми описала 15 генов, необходимых для аутофагии у дрожжей. Дальнейшие исследования показали, что основные механизмы сохраняются и у человека. Нобелевская премия отметила раскрытие этой системы; до награждения ее уже изучали десятилетиями.
Как клетка строит оболочку для переработки
К моменту премии многие участники процесса были известны, однако для некоторых оставалась непонятной точная работа. Например, растущей аутофагосоме нужны липиды — молекулы, из которых построена мембрана. Откуда поступает материал, позволяющий оболочке увеличиваться и окружать достаточно крупный участок клетки?
В 2019 году исследователи показали, что белок ATG2 способен переносить липиды между мембранами. Его необходимость для аутофагии была известна давно, но теперь у нее появилось конкретное объяснение. В опытах очищенный белок переносил липиды между искусственными мембранными пузырьками. В клетках человека он находился в местах контакта растущей аутофагосомы с эндоплазматической сетью — системой мембран, где производится значительная часть клеточных липидов.
Когда оба варианта ATG2 удаляли из клеток, образование полноценных аутофагосом нарушалось. Фрагмент белка, сохранивший способность переносить липиды, позволял восстановить процесс. Так постепенно прояснялось, как клетка снабжает материалом оболочку для переработки. Последующие работы добавили детали управления ее ростом.
Почему аутофагию пробуют подавлять при раке
Способность переживать недостаток питания полезна и опухоли. Аутофагия может снабжать ее клетки ресурсами в неблагоприятных условиях, поэтому одно из направлений исследований — лишить их этой поддержки во время лечения.
В клиническом испытании с участием 112 пациентов с распространенным раком поджелудочной железы к химиотерапии добавляли гидроксихлорохин — препарат, способный нарушать лизосомный этап аутофагии. Результаты опубликовали в 2019 году. У получавших комбинацию чаще регистрировали уменьшение опухоли, однако основной показатель — доля пациентов, живых через год, — не улучшился по сравнению с одной химиотерапией.
Такого результата оказалось недостаточно, чтобы рекомендовать эту комбинацию всем пациентам с распространенным заболеванием.
Аутофагия и голодание: что удалось измерить у людей
Для проверки влияния питания сначала нужно понять, что именно измерять. Большое число аутофагосом может означать активную переработку или затор: оболочки образуются, но содержимое не разрушается. Поэтому исследователи оценивают прохождение материала через всю систему. Этот показатель называют аутофагическим потоком.
В работе 2025 года его исследовали у 121 человека с ожирением. Сравнивали ограничение калорий, сочетание периодического голодания с ограниченным временем приема пищи и контрольную группу. Анализировали определенную группу иммунных клеток крови. Через два месяца различий между группами не обнаружили. Через шесть месяцев дополнительный анализ выявил усиление аутофагического потока в группе с периодическим голоданием относительно контрольной. Этот результат мог отчасти объясняться снижением показателя в контроле.
Авторы назвали исследование поисковым. Продление жизни в нем не проверяли. Измерения в клетках крови не описывают автоматически происходящее в мозге или печени. По этой работе также нельзя установить универсальное число часов без еды, после которого у человека «включается аутофагия». Клеточная переработка идет и при обычном питании; меняться могут ее интенсивность и характер.
В опытах Осуми ученые наблюдали пузырьки внутри дрожжей. В исследовании питания они уже сравнивали работу той же системы в клетках крови людей — до вмешательства и через несколько месяцев после его начала.
Ранее Наука Mail рассказала, как российские исследователи ищут вещества, способные усиливать клеточную переработку, и проверяют их на моделях возрастных заболеваний.