นักวิจัยจาก Northwestern University ได้ค้นพบกลไกที่ไม่รู้จักมาก่อนซึ่งกระตุ้นให้เกิดริ้วรอย
ในการศึกษาครั้งใหม่ นักวิจัยใช้ปัญญาประดิษฐ์ในการวิเคราะห์ข้อมูลจากเนื้อเยื่อต่างๆ ที่รวบรวมจากมนุษย์ หนู หนูแรท และปลาคิลลิฟิช พวกเขาค้นพบว่าความยาวของยีนสามารถอธิบายการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในช่วงอายุได้
เซลล์ทั้งหมดต้องสมดุลการทำงานของยีนยาวและสั้น นักวิจัยพบว่ายีนที่ยาวขึ้นเชื่อมโยงกับอายุขัยที่ยาวขึ้น และยีนที่สั้นกว่านั้นเชื่อมโยงกับอายุขัยที่สั้นลง พวกเขายังพบว่ายีนอายุเปลี่ยนกิจกรรมตามความยาว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความชราจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมที่มีต่อยีนสั้น ทำให้การทำงานของยีนในเซลล์ไม่สมดุล
น่าแปลกที่การค้นพบนี้เกือบจะเป็นสากล นักวิจัยค้นพบรูปแบบนี้ในสัตว์หลายชนิด รวมทั้งมนุษย์ และเนื้อเยื่อต่างๆ (เลือด กล้ามเนื้อ กระดูก และอวัยวะต่างๆ รวมทั้งตับ หัวใจ ลำไส้ สมอง และปอด) ที่ได้รับการวิเคราะห์ในการศึกษา
การค้นพบใหม่นี้อาจนำไปสู่การแทรกแซงที่ออกแบบมาเพื่อชะลอความชราหรือย้อนวัย
การศึกษาจะเผยแพร่ในวันที่ 9 ธันวาคมในวารสาร Nature Aging
“การเปลี่ยนแปลงในการทำงานของยีนนั้นน้อยมาก และการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ เหล่านี้เกี่ยวข้องกับยีนหลายพันตัว” Thomas Stoeger แห่ง Northwestern ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษา กล่าว “เราพบว่าการเปลี่ยนแปลงนี้สอดคล้องกันในเนื้อเยื่อต่างๆ และในสัตว์ต่างๆ เราพบมันเกือบทุกที่ ฉันคิดว่ามันสวยงามมากที่หลักการเพียงข้อเดียวที่ค่อนข้างรัดกุมดูเหมือนจะอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงเกือบทั้งหมดในกิจกรรมของยีนที่เกิดขึ้นในสัตว์เมื่ออายุมากขึ้น”
Luís AN Amaralจาก Northwestern กล่าวว่า “ความไม่สมดุลของยีนทำให้เกิดความชรา เนื่องจากเซลล์และสิ่งมีชีวิตต่างๆ ทำงานเพื่อรักษาสมดุล ซึ่งแพทย์ระบุว่าเป็นสภาวะสมดุล ” “ลองนึกภาพบริกรถือถาดใบใหญ่ ถาดนั้นต้องมีความสมดุลทุกอย่าง หากถาดไม่สมดุล บริกรต้องใช้ความพยายามเป็นพิเศษเพื่อต่อสู้กับความไม่สมดุล หากความสมดุลในกิจกรรมของยีนสั้นและยาวเปลี่ยนไปในสิ่งมีชีวิต สิ่งเดียวกันก็เกิดขึ้น มันเหมือนกับว่าอายุมากขึ้นคือความไม่สมดุลที่บอบบาง ห่างจากสมดุล การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในยีนดูเหมือนจะไม่ใช่เรื่องใหญ่ แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ เหล่านี้ส่งผลต่อคุณ ทำให้ต้องใช้ความพยายามมากขึ้น”
ผู้เชี่ยวชาญด้านระบบที่ซับซ้อน Amaral เป็นศาสตราจารย์ Erastus Otis Haven สาขาวิศวกรรมเคมีและชีวภาพในโรงเรียนวิศวกรรม McCormick ทางตะวันตก เฉียงเหนือ Stoeger เป็นนักวิชาการหลังปริญญาเอกในห้องทดลองของ Amaral
มองข้ามวัย
ในการดำเนินการศึกษา นักวิจัยใช้ชุดข้อมูลขนาดใหญ่หลายชุด รวมถึงโครงการการแสดงออกของจีโนไทป์-เนื้อเยื่อ ซึ่งเป็นธนาคารเนื้อเยื่อที่ได้รับทุนสนับสนุนจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติ ซึ่งเก็บตัวอย่างจากผู้บริจาคที่เป็นมนุษย์เพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย
ขั้นแรก ทีมวิจัยวิเคราะห์ตัวอย่างเนื้อเยื่อจากหนูอายุ 4 เดือน 9 เดือน 12 เดือน 18 เดือน และ 24 เดือน พวกเขาสังเกตเห็นว่าความยาวเฉลี่ยของยีนเปลี่ยนไประหว่างอายุ 4 เดือนถึง 9 เดือน ซึ่งเป็นการค้นพบที่บอกเป็นนัยถึงกระบวนการที่เริ่มมีอาการตั้งแต่เนิ่นๆ จากนั้นทีมวิเคราะห์ตัวอย่างจากหนูอายุ 6 เดือนถึง 24 เดือน และปลาคิลลิฟิชอายุ 5 สัปดาห์ถึง 39 สัปดาห์
“ดูเหมือนว่าจะมีบางอย่างเกิดขึ้นตั้งแต่อายุยังน้อย แต่มันจะเด่นชัดขึ้นเมื่ออายุมากขึ้น” สโตเกอร์กล่าว “ดูเหมือนว่าตั้งแต่อายุยังน้อย เซลล์ของเราสามารถต่อต้านสิ่งรบกวนที่จะนำไปสู่ความไม่สมดุลของการทำงานของยีนได้ ทันใดนั้นเซลล์ของเราไม่สามารถตอบโต้ได้อีกต่อไป”
หลังจากเสร็จสิ้นการวิจัยนี้ นักวิจัยได้หันความสนใจไปที่มนุษย์ พวกเขาดูการเปลี่ยนแปลงในยีนของมนุษย์ตั้งแต่อายุ 30 ถึง 49, 50 ถึง 69 และ 70 ปีขึ้นไป การเปลี่ยนแปลงที่วัดได้ในกิจกรรมของยีนตามความยาวของยีนได้เกิดขึ้นแล้วเมื่อมนุษย์เข้าสู่วัยกลางคน
“ผลลัพธ์สำหรับมนุษย์นั้นแข็งแกร่งมาก เพราะเรามีตัวอย่างสำหรับมนุษย์มากกว่าสัตว์อื่นๆ” Amaral กล่าว “เป็นเรื่องที่น่าสนใจเช่นกัน เพราะหนูทุกตัวที่เราศึกษามีพันธุกรรมเหมือนกัน เพศเดียวกัน และถูกเลี้ยงในสภาพห้องทดลองเดียวกัน แต่มนุษย์นั้นแตกต่างกันทั้งหมด พวกเขาทั้งหมดเสียชีวิตจากสาเหตุที่แตกต่างกันและในช่วงอายุที่แตกต่างกัน เราวิเคราะห์ตัวอย่างจากชายและหญิงแยกกันและพบรูปแบบเดียวกัน”
‘ระดับระบบ’ เปลี่ยนแปลง
ในสัตว์ทุกชนิด นักวิจัยสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของยีนที่แตกต่างกันหลายพันตัวในตัวอย่าง ซึ่งหมายความว่าไม่ใช่แค่ชุดย่อยของยีนที่ก่อให้เกิดความชรา ความชรานั้นมีลักษณะเฉพาะจากการเปลี่ยนแปลงระดับระบบ
มุมมองนี้แตกต่างจากวิธีการทางชีววิทยาทั่วไปที่ศึกษาผลกระทบของยีนเดี่ยว นับตั้งแต่มีการเริ่มต้นของพันธุศาสตร์สมัยใหม่ในต้นศตวรรษที่ 20 นักวิจัยหลายคนคาดว่าจะสามารถระบุปรากฏการณ์ทางชีววิทยาที่ซับซ้อนหลายอย่างกับยีนเดี่ยวได้ และในขณะที่บางโรค เช่น โรคฮีโมฟีเลีย เป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ของยีนเดี่ยว แนวทางที่แคบในการศึกษายีนเดี่ยวยังไม่ได้นำไปสู่คำอธิบายสำหรับการเปลี่ยนแปลงมากมายที่เกิดขึ้นในโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาทและความชรา
Amaral กล่าวว่า “เรามุ่งเน้นไปที่ยีนจำนวนน้อยเป็นหลัก โดยคิดว่ายีนไม่กี่ชนิดสามารถอธิบายโรคได้ “ดังนั้น เมื่อก่อนเราอาจจะไม่ได้โฟกัสไปที่สิ่งที่ถูกต้อง ตอนนี้เรามีความเข้าใจใหม่แล้ว ก็เหมือนได้เครื่องดนตรีชิ้นใหม่ เหมือนกาลิเลโอส่องกล้องดูอวกาศ การมองกิจกรรมของยีนผ่านเลนส์ใหม่นี้จะทำให้เราเห็นปรากฏการณ์ทางชีววิทยาที่ต่างออกไป”
