อายุทางชีวภาพอาจไม่ได้รับแรงผลักดันจากสิ่งที่เราคิด

นักวิทยาศาสตร์มักใช้ "นาฬิกา epigenetic" เพื่อวัดอายุทางชีวภาพ แต่สิ่งที่ทำให้นาฬิกาเหล่านี้ไม่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบเบาะแส: นาฬิกาถูกซิงค์กับการกลายพันธุ์แบบสุ่มที่ครอบตัดใน DNA เมื่อเราอายุมากขึ้น

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าตลอดอายุการใช้งานของมนุษย์การกลายพันธุ์- สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อเซลล์ทำซ้ำหรือสัมผัสกับการดูหมิ่นเช่นรังสีและการติดเชื้อ นอกจากนี้ด้วยอายุกลไกที่ซ่อมแซมความเสียหายของดีเอ็นเอก็ไม่ได้ผลเช่นกัน เมื่อผู้คนอายุและการกลายพันธุ์เพิ่มขึ้นอัตราต่อรองของปัญหาภูมิคุ้มกันระบบประสาทและมะเร็งก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก

แต่การกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอไม่ได้บอกเล่าเรื่องราวทั้งหมดของความชรา

นอกจากนี้ยังมีการเปลี่ยนแปลงระดับโมเลกุลที่เกิดขึ้น "ด้านบนของ" DNA การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เรียกว่าการเปลี่ยนแปลง "epigenetic" อย่าเปลี่ยนรหัสพื้นฐานของ DNA โดยตรง แต่พวกเขาเปิดหรือปิดยีนหรือปิดระดับเสียงขึ้นหรือลง การวิจัยแสดงให้เห็นว่ารูปแบบของเครื่องหมาย epigenetic เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของดีเอ็นเอในวิธีที่คาดการณ์ได้เมื่อเราอายุมากขึ้นและนาฬิกา epigenetic ทำงานโดยการติดตามรูปแบบเหล่านั้นแล้วประเมิน "อายุทางชีวภาพ" ของบุคคลหรือเนื้อเยื่อที่กำหนด

การศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ 13 มกราคมในวารสารเชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมและ epigenetic เหล่านี้เข้าด้วยกันในรูปแบบใหม่

ที่เกี่ยวข้อง:

“ เป็นการศึกษาที่สำคัญ” กล่าวJesse Poganikนักวิจัยที่ Brigham และโรงพยาบาลสตรีและผู้สอนด้านการแพทย์ที่ Harvard Medical School ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัย

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

“ ผู้คนวิจารณ์อย่างถูกต้องอย่างถูกต้องตามธรรมชาติของกล่องดำที่เรียกว่านาฬิกา epigenetic” เขาบอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต มีคำถามมากมายเกี่ยวกับสิ่งที่ผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลง epigenetic ที่เราเห็นและการเปลี่ยนแปลงของตัวเองทำให้เกิดความชราหรือเป็นเพียงภาพสะท้อนของมัน - เช่นริ้วรอยเป็นสัญญาณของความชราผิวไม่ใช่สาเหตุของมัน

“ ความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกพื้นฐานที่กำลังเล่นอยู่ในที่สุดจะช่วยให้เราพัฒนาสนาม” Poganik กล่าว

น้ำตกแห่งการเปลี่ยนแปลง

การศึกษาใหม่เริ่มต้นด้วยผู้ร่วมเขียนอาวุโสดร. สตีเวนคัมมิงส์ผู้อำนวยการบริหารของศูนย์ประสานงานซานฟรานซิสโกที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย (UC) ซานฟรานซิสโกซึ่งตั้งทฤษฎีว่าการกลายพันธุ์ของยีนอาจเชื่อมโยงโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงที่วัดโดยนาฬิกา epigenetic และในที่สุด "นั่นคือสิ่งที่เราพบ" คัมมิงส์ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์วิจัยอาวุโสของสถาบันวิจัยศูนย์การแพทย์แห่งแคลิฟอร์เนียแปซิฟิกของซัทเทอร์เฮลธ์

“ ทั้งสองมีความสัมพันธ์สูงมาก” เขาบอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต

เพื่ออธิบายเหตุผลที่อยู่เบื้องหลังทฤษฎีนี้ลองแกะเคมีสักหน่อย

หนึ่งโหมดทั่วไปของ epigenetics ซึ่งนาฬิกา epigenetic ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับเรียกว่า DNA methylation มันเกี่ยวข้องกับโมเลกุลที่เรียกว่ากลุ่มเมทิลล็อคเข้าสู่ไซโตซีน (C) ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่ตัวอักษรในรหัสของ DNA สิ่งนี้เกิดขึ้นเป็นหลักในสถานที่ในโมเลกุล DNA ที่ C ตั้งอยู่ถัดจาก Guanine (G) หรือที่รู้จักกันในชื่อเว็บไซต์ CpG แต่ถ้ามีการกลายพันธุ์และการเปลี่ยนแปลง C หรือ G ไซต์นั้นไม่ได้เป็น CPG อีกต่อไปและมีโอกาสน้อยกว่าที่จะเป็นเมทิลเลต

“ นั่นเป็นวิธีที่การกลายพันธุ์อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเมทิลเลชั่น-การสูญเสียเมทิลเลชั่น” ผู้ร่วมเขียนอาวุโสกล่าวว่าTrey idekerศาสตราจารย์ที่คณะแพทยศาสตร์ของ UC San Diego และ Jacobs School of Engineering

“ และมันกลับกลายเป็นว่าตรงกันข้ามอาจเป็นจริง” Ideker กล่าวเสริม ในทางกลับกันเมทิลเลชั่นสามารถมีอิทธิพลต่อการกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอ หากกลุ่มเมทิลติดอยู่ที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของ C สิ่งนี้สามารถจุดประกายกปฏิกิริยาทางเคมีที่ทำให้ C ไม่มั่นคงทำให้มีแนวโน้มที่จะกลายพันธุ์ในภายหลัง ideker อธิบาย

ด้วยการผลักดันและการดึงระหว่างการกลายพันธุ์และเมทิลเลชั่นทีมสงสัยว่าพวกเขาสามารถผูกกระบวนการพึ่งพาซึ่งกันและกันเหล่านี้กลับไปสู่ความชราหรือไม่

ในการทำเช่นนั้นผู้เขียนการศึกษาตะกั่วZane Kochนักศึกษาปริญญาเอกด้านชีวสารสนเทศศาสตร์ที่ UC San Diego ได้ดูฐานข้อมูลที่มีอยู่สองแห่ง: Atlas จีโนมมะเร็งและการวิเคราะห์แพนมะเร็งของจีโนมทั้งหมด จากสิ่งเหล่านี้ทีมดึงข้อมูลการกลายพันธุ์และเมทิลเลชั่นจากผู้ป่วยมะเร็งกว่า 9,330 ราย ข้อมูลส่วนใหญ่มาจากการตรวจชิ้นเนื้อเนื้องอก แต่ส่วนย่อยของผู้ป่วยก็มีตัวอย่างที่นำมาจากเนื้อเยื่อปกติที่ไม่ใช่มะเร็ง เป็นการยากที่จะหาชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่เปรียบเทียบได้ทั้งข้อมูลทางพันธุกรรมและ epigenetic

นักวิจัยพบว่าไซต์ CpG กลายพันธุ์มีเมทิลเลชั่นน้อยกว่าไซต์ CpG ที่ไม่มีการแก้ไข ยิ่งไปกว่านั้นการกลายพันธุ์ดูเหมือนจะตรงกับเอฟเฟกต์ระลอกคลื่นที่กว้างขึ้น: ไซต์ CPG ที่อยู่ใกล้กับการกลายพันธุ์เหล่านี้คือ "hypermethylated ที่โดดเด่น" โดยการเปรียบเทียบ และเอฟเฟกต์ระลอกคลื่นเหล่านี้สามารถสังเกตได้ถึง 10,000 ตัวอักษรในแต่ละด้านของการกลายพันธุ์

“ มันเหมือนกับการระเบิดของการเปลี่ยนแปลงเมทิลเลชั่นเกิดขึ้นรอบ ๆ การกลายพันธุ์นั้น” Ideker กล่าว แต่เรายังไม่รู้ว่าทำไมหรือว่าเกิดอะไรขึ้นหรือเวลาที่แน่นอนของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นก่อน "ทั้งหมดที่เรารู้ก็คือมีความสัมพันธ์ที่ชัดเจนมาก"

ที่เกี่ยวข้อง:

เมื่อเห็นความสัมพันธ์นี้ทีมก็สร้างนาฬิกาตามรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมและ epigenetic ตามลำดับ นาฬิกาทั้งสองทำคาดการณ์อายุที่คล้ายกัน ในระยะสั้นนาฬิกาทั้งสองดูเหมือนจะซิงค์

สิ่งนี้จะบอกอะไรเราเกี่ยวกับความชรา? อาจเป็นไปได้ว่าการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมและ epigenetic ทั้งคู่เกิดขึ้นปลายน้ำของกระบวนการอื่น ๆ ที่เป็นจริงที่แท้จริงและเป็นตัวขับเคลื่อนพื้นฐานของความชรา อย่างไรก็ตามคัมมิ่งส์สนับสนุนทฤษฎีที่แตกต่าง: การกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอนั้นทำให้เกิดความชราและ epigenetics นั้นสะท้อนกระบวนการนี้

หากเป็นเช่นนั้นนักวิทยาศาสตร์ในการแสวงหาการย้อนกลับหรือแผงลอยอายุต้องเผชิญกับความท้าทาย “ พวกเขาจะต้องคิดออกว่าคุณจะย้อนกลับการกลายพันธุ์ของร่างกายพื้นฐานได้อย่างไร” คัมมิงส์กล่าวแทนที่จะปรับแต่งเครื่องหมาย epigenetic ที่ด้านบนของ DNA

การวิจัยเพิ่มเติมจะต้องทำเพื่ออธิบายผลการศึกษาอย่างเต็มที่และความสัมพันธ์ของพวกเขากับอายุ สำหรับผู้เริ่มต้นการศึกษาในปัจจุบันมองเฉพาะเนื้อเยื่อจากคนที่เป็นมะเร็งดังนั้นการค้นพบจะต้องทำซ้ำในบุคคลที่ไม่มีโรค Poganik กล่าว นอกจากนี้ตัวอย่างเนื้อเยื่อจากแต่ละคนถูกนำมาใช้ในเวลาหนึ่งดังนั้นทีมจึงไม่สามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงได้โดยตรงตามอายุเขากล่าวเสริม

Ideker ชี้ให้เห็นว่าในการทดลองในห้องปฏิบัติการในอนาคตนักวิทยาศาสตร์สามารถกระตุ้นการกลายพันธุ์ในเซลล์แล้วตรวจสอบการเปลี่ยนแปลง epigenetic ใด ๆ ที่คลี่คลาย การศึกษาระยะยาวของมนุษย์ซึ่งติดตามผู้คนเมื่อเวลาผ่านไปอาจให้ความรู้สึกว่าปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นก่อนหรือว่ามันเป็นการปฏิสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองอย่างต่อเนื่อง Poganik กล่าว

การศึกษาในอนาคตเหล่านี้ร่วมกันจะแสดงให้เห็นถึงสิ่งใหม่ ๆ ในสิ่งที่ทำให้นาฬิกา epigenetic เห็บและในวงกว้างมากขึ้นสิ่งที่ทำให้เราอายุมากขึ้น

“ แม้แต่นักพัฒนาและผู้ใช้อย่างหนักของนาฬิกาก็ยอมรับว่านี่เป็นข้อ จำกัด - เราไม่เข้าใจว่าพวกเขาทำงานอย่างไร” Poganik กล่าว "ยิ่งเราเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับวิธีการทำงานของพวกเขายิ่งเราจะเข้าใจเกี่ยวกับบริบทที่จะนำไปใช้"