من خلال تعديل بعض الجينات الرئيسية في الحمض النووي لدودة مستديرة ، قام العلماء بتمديد عمر الحيوان بنحو 500 ٪.
هذه قفزة كبيرة في الحياة: تعيش دودة دائرية متوسطة لحوالي ثلاثة إلى أربعة أسابيع. ولكن عندما يكون عدد المورثات غير المرتبط بهما - DAF-2 و RSKS-1 - يمكن أن تعيش المخلوقات لعدة أشهر.
وقد ربط العلماء هذه الجينات بطول العمر منذ سنوات ، مشيرين إلى زيادة في عمر الديدان والمخلوقات الأخرى عندما يتم إيقاف تشغيل هذه الجينات. ومع ذلك ، ظل الدور الدقيق للجينات في عملية الشيخوخة لغزا.
الآن ، ربط الباحثون النقاط بين هذين الجينين والميتوكوندريا ، وهي القوى الصغيرة التي تغذي وظائف الخلية في جميع أنحاء الجسم. تبدأ الميتوكوندريا في حدوث خلل مع تقدم عمر الكائن الحي ، ولكن يبدو أن إسكات DAF-2 و RSKS-1 يؤخر هذا الضرر ويطيل العمر - على الأقل في الديدان المستديرة ، وفقًا لدراسة نشرت في عام 2019 في مجلة Cell Press.
الوقت فقط سيحدد ما إذا كان العلاج المضاد للشيخوخة يمكن أن يعمل في الثدييات ، بما في ذلك البشر.
تأثير الدومينو
أدرك العلماء لأول مرة العلاقة بين DAF-2 والشيخوخة في أوائل التسعينات ، عندما اكتشف فريق بحثي أن الديدان المستديرة تعيش مرتين أطول من المعتاد عندما تحمل نسخة متحولة من الجين. بدأت هذه النتيجة حقبة جديدة في دراسة الشيخوخة ، مدفوعة بالجينات ومنتجاتها الثانوية.
قال المؤلف المشارك في معهد بانك لأبحاث الشيخوخة في نوفاتو ، كاليفورنيا ، لـ Live Science .
بمرور الوقت ، كشفت مجموعات البحث عن المزيد من جينات طول العمر ، بما في ذلك RSKS-1 ، ولكن الأدلة المتزايدة تشير إلى أن هذه الأجزاء الخاصة من الشفرة الجينية لا تعمل بمعزل عن بعضها البعض. وبدلاً من ذلك ، ينسقون مع فريق من الجينات الأخرى والبروتينات التي يساعدون على بنائها ، مما يؤدي إلى ظهور شلالات من النشاط الخلوي تعرف باسم "مسارات الإشارات". فكر في مسارات الإشارات كصفوف من أحجار الدومينو - عندما ينهار أحد الدومينو ، يسقط في آخر ويطلق تفاعل سلسلة معقد.
يجلس كل من DAF-2 و RSKS-1 في مسار إشارة مهم ، على التوالي: مسار إشارات الأنسولين ، الذي يساعد على التحكم في مستويات السكر في الدم والتمثيل الغذائي ، ومسار TOR ، الذي يغير كيفية بناء الخلايا للبروتينات وكيف تنمو وتتكاثر. وقال كاباهي إن كيفية تقاطع هذه المسارات في كائن مسن لم يكن معروفًا.
للكشف عن مصدر هذا التأثير المضاد للشيخوخة ، تجسس كاباهي وزملاؤه على خلايا الديدان المستديرة ، حيث تم إيقاف كل من هذه الجينات. وباستخدام تقنية تسمى "التنميط متعدد الأشكال" ، تمكن الفريق من تتبع البروتينات التي تبنيها الخلايا في أي لحظة. أثناء بناء البروتين ، يمكن للخلايا استخدام آليات مختلفة لزيادة إنتاج بروتين معين أو إعادة طلبه. وجد الفريق أنه في الديدان الطافرة ، بنت الخلايا نسخًا أقل بكثير من بروتين يسمى "السيتوكروم ج" من الديدان العادية.
هنا حيث تأتي الميتوكوندريا في الصورة:
يظهر السيتوكروم c في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا ويساعد على تمرير الإلكترونات سالبة الشحنة عبر هيكلها. يسمح نقل الإلكترونات من البروتين إلى البروتين للميتوكوندريا بتوليد الوقود - ولكن في الديدان الطافرة ، تظهر فجوة حيث يجب أن يكون السيتوكروم c. تعجز الميتوكوندريا عن إنتاج الطاقة ، وتعذر بدلاً من ذلك عن إصلاح الأنسجة التالفة.
مع انخفاض مخازن الطاقة ، يبدأ إنزيم مستشعر للوقود يسمى AMPK في الترس العالي ، مما يساعد الدودة على التحول إلى شكل أكثر كفاءة لاستقلاب الطاقة. تنتج هذه السلسلة المعقدة من الأحداث في نهاية المطاف دودة دائرية طويلة العمر تظل خلاياها سليمة وخالية من التلف إلى حد كبير حتى الشيخوخة.
وقال كاباهي "البروتينات تتضرر مع التقدم في العمر وترى ضررًا أقل مع إعاقة هذه المسارات". بالإضافة إلى ذلك ، تشير الأبحاث إلى أن بعض الأنسجة ، مثل تلك الموجودة في العضلات والدماغ ، قد تصبح أكثر صحة طالما بقيت هذه المسارات مقيدة.
من الديدان إلى البشر
بشكل عام ، أعادت الديدان الطافرة إنتاج البروتين والطاقة على حد سواء لصالح إصلاح خلايا الشيخوخة. وأشار المؤلفون على وجه التحديد إلى أن نقص السيتوكروم ج في الخلايا التناسلية للحيوانات بدا أساسياً لهذه العملية. وقالوا إن السبب في ذلك هو أن الديدان تضع العمليات المتعلقة بالتكاثر في وضع الانتظار بينما في وضع الطاقة المنخفضة.
وقال كاباهي إن الكائنات تتفاعل بشكل مشابه عندما يتم دفعها إلى وضع المجاعة - بدون تغذية كافية ، فإن الإشارات الخلوية تخبر الجسم بأن يأخذ "مهلة" من الاستعداد لإنتاج نسل. هذه الفكرة مدعومة أيضًا من دراسة التسعينات للديدان المستديرة القديمة. في تلك الدراسة ، عاشت الديدان الطافرة ضعف طول الديدان العادية ، لكنها أنتجت أيضًا نسلًا أقل بنسبة 20 ٪.
بعيدًا عن كونها عملية سلبية ، يبدو أن الشيخوخة في الدودة المستديرة تنطوي على تشابك فوضوي من المسارات البيولوجية التي تعمل معًا لتنظيم التمثيل الغذائي ، وبناء البروتين واحتمال التكاثر. وقال كاباهي إنه على الرغم من وجود مسارات مماثلة في البشر ، لا يزال العلماء لا يعرفون ما إذا كانت الشيخوخة تعمل بنفس الطريقة في كلا الكائنات الحية. إذا كان أي شيء ، فإن الشيخوخة عند البشر قد تكون أكثر تعقيدًا.
وقال الدكتور جوزيف أفروتش ، أستاذ الطب في كلية الطب بجامعة هارفارد ورئيس وحدة مرض السكري في مستشفى ماساتشوستس العام ، لـ Live Science في رسالة إلكترونية: "الحفظ ليس اختلافات مطلقة وهامة في هذه المسارات بين الديدان والثدييات".
في حين يبدو أن القضاء على الإشارات في الأنسولين ومسارات TOR يطيل من عمر الديدان ، فإنه من غير الواضح ما إذا كان البشر سيكون لديهم نفس الاستجابة.
قال أفروش: "إذا كانت شبكة الجينات المحددة هنا ... تعمل بشكل مشابه في الثدييات ، فإن التدخلات الدوائية تصبح مجدية". وبعبارة أخرى ، يجب تكرار تجارب مكافحة الشيخوخة التي أجريت لأول مرة في الديدان في الثدييات قبل أن يعرف أي شخص ما إذا كان من الممكن أن يعمل في البشر.
وقال كاباهي إن المسارات التي تنطوي عليها عملية الشيخوخة "قد تكون شيئًا خاصًا جدًا بالدودة". "لكننا لن نعرف أبدًا إذا لم نطرح هذه الأسئلة."
