Nowe badanie przeprowadzone w Niemczech potencjalnie pozwoliło znaleźć odpowiedzi na odwieczne pytania: co napędza starzenie się i co możemy zrobić, aby to odwrócić?
Pomimo stuleci badań i postępu w medycynie, nadal wiele tajemnic pozostaje nierozwiązanych, a najważniejszą z nich jest zrozumienie, co powoduje starzenie się i jak możemy je spowolnić lub odwrócić.
Jednak nowe badanie przeprowadzone przez zespół naukowców z Niemiec, opublikowane w czasopiśmie naukowym Nature, być może w końcu pozwoliło znaleźć odpowiedzi na te pytania.
Naukowcy z Uniwersytetu w Kolonii w Niemczech nie tylko odkryli, że transkrypcja genów – proces, w którym komórka tworzy kopię RNA nici DNA – staje się szybsza wraz z wiekiem, ale jest mniej precyzyjna i bardziej podatna na błędy; odkryli również, że pewne procesy mogą pomóc nam odwrócić ten spadek.
„To jak dotąd jedyny moment, w którym czuję eurekę w moim życiu. To rodzaj odkrycia, którego nie dokonuje się co drugi dzień” – powiedział dr Andreas Beyer, główny badacz, nazywając te odkrycia „głównym odkrycie”.
„Na Twitterze panuje burza. Niektórzy koledzy są bardzo podekscytowani” – powiedział TylkoGliwice Next.
Zanim Beyer i jego zespół rozpoczęli projekt badawczy 10 lat temu, typowe badanie starzenia się „po prostu skupiało się na zróżnicowanej ekspresji genów” – mówi Beyer.
Wyjaśnia, że w poprzednich badaniach zadano pytania takie jak: „Kiedy się starzejemy, które geny zostają włączone, a które wyłączone?” oraz „Jak to zmienia regulację lub metabolizm w komórce?”
Ale nikt nie pytał, jak sam proces transkrypcji zmienia się wraz z wiekiem, a to pytanie mogłoby dostarczyć spostrzeżeń, które ostatecznie pomogą nam odwrócić lub zatrzymać upadek.
Transkrypcja kluczem do zdrowego starzenia się
Transkrypcja ma fundamentalne znaczenie dla badań Beyera, ponieważ jest to proces, w którym komórka tworzy kopię RNA fragmentu DNA.
Kopia ta jest ważna, ponieważ zawiera informację genetyczną niezbędną do wytworzenia nowych białek w komórce. Białka decydują o zdrowiu i funkcjonowaniu komórek, a komórki następnie nadają strukturę wszystkim żywym istotom.
Przez całe życie nasze komórki regenerują się, „ale każda komórka jest inna, a to, co je różni, to różne geny, które są w niej aktywowane” – wyjaśnia Beyer. „Ta aktywacja nazywa się transkrypcją”.
Ponieważ geny nadają komórkom określony cel, ich transkrypcja musi przebiegać bezbłędnie.
„Musisz stworzyć odpowiednią liczbę transkryptów dla każdego genu i mieć dokładną kopię sekwencji genu, ale także musisz aktywować dokładnie te geny, których komórka potrzebuje, aby funkcjonować tak, jak powinna” – powiedział Beyer.
W ludzkim ciele znajduje się wiele różnych typów komórek: komórki nerwowe, komórki mięśniowe, komórki krwi, komórki skóry i tak dalej. A ponieważ każda komórka spełnia inną funkcję, w każdym typie komórki aktywowany jest (transkrypowany) inny zestaw genów.
„Maszyna” – jak ją nazywa Beyer – odpowiedzialna za wykonanie kopii transkrypcyjnej sekwencji genów nazywa się Pol II (polimeraza RNA II).
Jego zespół odkrył, że proces transkrypcji staje się szybszy wraz z wiekiem, a ta przyspieszona transkrypcja powoduje, że Pol II popełnia więcej błędów, co prowadzi do zasadniczo „złych” kopii, które mogą prowadzić do licznych chorób.
„Jeśli Pol II działa zbyt szybko, popełnia więcej błędów, a wtedy sekwencja nie jest już identyczna z sekwencją genomu. Konsekwencje są podobne do tych, które występują w przypadku mutacji w samym genomie” – powiedział Beyer.
Zatrzymywanie złych kopii komórek
Poprzednie badania wykazały już, że diety niskokaloryczne i hamowanie sygnalizacji insuliny – blokowanie sygnału między insuliną a komórkami – mogą opóźnić starzenie się i wydłużyć życie wielu zwierząt.
W swoich eksperymentach zespół Beyera starał się dowiedzieć, czy mają one jakikolwiek wpływ na spowolnienie prędkości Pol II i zmniejszenie liczby wadliwych kopii.
W badaniu – wspólnym działaniu 26 osób z sześciu różnych laboratoriów – najpierw wykorzystano robaki, myszy i muszki owocowe zmodyfikowane genetycznie w celu hamowania sygnalizacji insuliny, a także myszy na diecie niskokalorycznej, aby określić wydajność transkrypcji komórek w starszym wieku . W obu przypadkach Pol II zareagował i jechał wolniej, popełniając mniej błędów.
Następnie Beyer i jego zespół prześledzili przeżywalność muszek owocowych i robaków będących nosicielami mutacji spowalniającej Pol II, dzięki czemu zwierzęta żyły od 10 do 20 procent dłużej niż ich niezmutowane odpowiedniki.
Kiedy naukowcy wykorzystali edycję genów do odwrócenia mutacji u robaków, długość życia zwierząt uległa skróceniu, ustanawiając związek przyczynowy.
Aby przetestować swój eksperyment na ludziach, pracowali z próbkami krwi od młodych i starszych osób.
„A kiedy porównaliśmy in vitro młode komórki z bardzo starymi komórkami, otrzymaliśmy dokładnie takie same wyniki” – powiedział TylkoGliwice Next Argyris Papantonis, jeden z głównych badaczy.
Wyniki międzygatunkowe potwierdzają, że jest to „naprawdę ogólne zjawisko, które odnosi się do starzenia, a nie tylko specyficzne dla pojedynczego modelu, na przykład much” – stwierdził Beyer.
„Nasze badanie wskazuje, że na przykład zdrowa dieta lub interwencja polegająca na ograniczeniu kalorii poprawiłaby jakość transkrypcji wytwarzania RNA w komórce. A to miałoby w dłuższej perspektywie korzystne skutki dla komórek „.
Odkrycia mogą pomóc w zapobieganiu ujawnianiu się raka, zauważa Papantonis, ponieważ „jest to choroba wieku późnego, spowodowana błędami. Ograniczanie błędów może być sposobem na ograniczenie pojawiania się raka lub chorób w późnym wieku”.
Mogą nam również pozwolić na „lepsze zrozumienie starzenia się, lepsze zrozumienie tego, co się dzieje, gdy się starzejemy”, a ostatecznie „lepsze zrozumienie interwencji, co moim zdaniem otwiera nowe możliwości opóźniania starzenia się lub rozszerzania zdrowego starzenia się” – stwierdziła Beyer.
