บทความอายุยืน

นักวิจัยค้นพบว่าความผิดปกติของไมโตคอนเดรียนำไปสู่การแก่ก่อนวัยได้อย่างไร

นักวิจัยค้นพบว่าความผิดปกติของไมโตคอนเดรียนำไปสู่การแก่ก่อนวัยได้อย่างไร
  • กลไกเบื้องหลังข้อบกพร่องของไมโตคอนเดรียที่นำไปสู่โรคและความชรายังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก 

  • ขณะนี้นักวิจัยได้เปิดเผยเป็นครั้งแรกถึงความเชื่อมโยงระหว่างข้อบกพร่องของไมโตคอนเดรียกับสัญญาณสำคัญในกระบวนการชรา 

  • พวกเขายังอธิบายว่าเทคนิคใหม่ที่พวกเขาพัฒนาขึ้นโดยใช้ออพโตเจเนติกส์สามารถช่วยฟื้นฟูการทำงานตามปกติไปสู่ปฏิกิริยาระหว่างไมโตคอนเดรียที่ผิดปกติได้อย่างไร

  • การศึกษาครั้งนี้เชื่อมโยงอย่างเป็นทางการเป็นครั้งแรกที่ความผิดปกติของไมโตคอนเดรียกับการทำให้เทโลเมียร์สั้นลง 

บทความนี้ถูกโพสต์บน eurekalert.org:

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยบัฟฟาโลและผู้ร่วมงานได้พัฒนาวิธีการใหม่ที่มีประสิทธิภาพในการศึกษาและอาจย้อนกลับกลไกของเซลล์ที่ทำให้เกิดโรคไมโตคอนเดรียและการแก่ก่อนวัย

ไมโตคอนเดรียเป็นแหล่งพลังงานที่เซลล์ต้องการเพื่อให้ทำงานได้ตามปกติ ดังนั้นความบกพร่องทางพันธุกรรมในไมโตคอนเดรียสามารถทำให้เกิดโรคร้ายแรงที่อาจสร้างความเสียหายได้หากไม่ถูกจับและรักษาตั้งแต่เนิ่นๆ 

แต่ข้อบกพร่องของไมโตคอนเดรียที่นำไปสู่โรคและความชรานั้นยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก บทความที่ตีพิมพ์ในวันนี้ใน เซลล์แก่ชรา เผยเป็นครั้งแรกถึงความเชื่อมโยงระหว่างข้อบกพร่องของไมโตคอนเดรียและสัญญาณสำคัญในกระบวนการชรา ในการแยก การสื่อสารธรรมชาติ นักวิจัยได้อธิบายว่าเทคนิคใหม่ที่พวกเขาพัฒนาขึ้นโดยใช้ออพโตเจเนติกส์สามารถช่วยฟื้นฟูการทำงานตามปกติของปฏิกิริยาระหว่างไมโตคอนเดรียที่ผิดปกติได้อย่างไร

ไมโตคอนเดรียและเทโลเมียร์

เป็นครั้งแรกที่กระดาษของ aging cell เชื่อมโยงความผิดปกติของไมโตคอนเดรียกับการที่เทโลเมียร์สั้นลง ซึ่งเป็นตัวชี้วัดทางชีวภาพที่สำคัญของการแก่ก่อนวัย

“เทโลเมียร์เป็นลำดับดีเอ็นเอเฉพาะทางที่ทำหน้าที่เป็นตัวแคปที่ทำให้ปลายโครโมโซมคงที่” นพ.เถาเฉิง หวง ศาสตราจารย์และหัวหน้าภาควิชาพันธุศาสตร์ ในภาควิชากุมารเวชศาสตร์ ในโรงเรียนแพทย์จาคอบส์และวิทยาศาสตร์ชีวการแพทย์ที่ UB อธิบาย .

“โดยทั่วไปแล้วเทโลเมียร์ที่สั้นลงถือเป็นตัวชี้วัดทางชีวภาพที่สำคัญของการแก่ชรา แต่ไม่มีใครรู้กลไกนี้มาเป็นเวลานานแล้ว ตอนนี้เราสามารถเชื่อมโยงความผิดปกติของไมโตคอนเดรียกับการที่เทโลเมียร์สั้นลงได้โดยตรง” Huang ผู้เขียนอาวุโสของรายงานกล่าว

การทดลองเสร็จสิ้นด้วยแบบจำลองเมาส์ชนิดหนึ่งที่เรียกว่า polg "mutator" ซึ่งหนูมีข้อบกพร่องทางพันธุกรรมจำเพาะที่เร่งอัตราการกลายพันธุ์ของ dna ในไมโตคอนเดรีย

“เรายังสามารถแสดงให้เห็นในมนุษย์ว่าการเปลี่ยนแปลงนิวคลีโอไทด์เดี่ยวใน DNA ของไมโตคอนเดรียซึ่งสัมพันธ์กับการทำงานที่ไม่ดีของไมโตคอนเดรียโดยเฉพาะ และทำให้เกิดความผิดปกติของไมโตคอนเดรียในเด็กสามารถเร่งการแก่ชราได้อย่างไร” Huang กล่าว “เราพบว่าสายพันธุ์ออกซิเจนที่เกิดปฏิกิริยาเนื่องจากการทำงานของไมโตคอนเดรียไม่ดีทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA เพิ่มขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป”

บทความนี้เป็นงานวิจัยชิ้นแรกที่แสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ของไมโตคอนเดรียในแบบจำลองนี้ทำให้เกิดการแก่เร็วขึ้น ดังที่เห็นได้จากนาฬิกา dna ซึ่งประมาณอายุทางชีวภาพของแต่ละบุคคลตามเครื่องหมายทางเคมีเฉพาะใน dna

Huang ตั้งข้อสังเกตว่าการวิจัยนี้เป็นผลมาจากความร่วมมือที่ประสบความสำเร็จระหว่างผู้เขียนทุกคน รวมถึง Steve Horvath ปริญญาเอก ศาสตราจารย์ด้านพันธุศาสตร์มนุษย์และชีวสถิติที่ UCLA ผู้พัฒนานาฬิกา DNA เช่นเดียวกับ Patricia Opresko ปริญญาเอก รองศาสตราจารย์จาก University of Pittsburgh และ Sabine Mai ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแมนิโทบา ผู้เชี่ยวชาญด้านเทโลเมียร์และความเสียหายของเทโลเมียร์

Jesse Slone, PhD, อดีต postdoc ในห้องทดลองของ Huang ที่ Cincinnati Children's Hospital Medical Center และปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านการวิจัยในภาควิชากุมารเวชศาสตร์ที่ UB เป็นผู้เขียนร่วมคนแรก ผู้เขียนร่วมเพิ่มเติมจากมหาวิทยาลัยหนานชางและศูนย์การแพทย์โรงพยาบาลเด็กซินซินนาติ

การวิจัยได้รับทุนจากสถาบันสิ่งแวดล้อมและอาชีวอนามัยแห่งชาติ และสถาบันผู้สูงอายุแห่งชาติ ซึ่งทั้งสองแห่งจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติ

การจัดปฏิสัมพันธ์ของเซลล์

เผยแพร่เมื่อวันที่ 25 กรกฎาคมที่ การสื่อสารธรรมชาติ กระดาษเผยให้เห็นว่าออพโตเจเนติกส์ซึ่งใช้แสงเพื่อควบคุมกิจกรรมของเซลล์สามารถใช้เป็นเครื่องมือไม่เพียง แต่ในการศึกษาเท่านั้น แต่ยังช่วยประสานปฏิสัมพันธ์ระหว่างออร์แกเนลล์ของเซลล์ในแบบเรียลไทม์อีกด้วย

บทความนี้มุ่งเน้นไปที่การเปลี่ยนแปลงของไมโตคอนเดรียซึ่งเป็นกระบวนการที่ออร์แกเนลล์เหล่านี้ดำเนินการอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษาสมดุลที่ดีในเซลล์ พวกมันมีส่วนร่วมในการแยกตัวโดยที่ไมโตคอนเดรียหนึ่งตัวแบ่งออกเป็นสองส่วน และปฏิกิริยาฟิวชันโดยที่สองตัวหลอมรวมกันเป็นหนึ่งเดียว ความไม่สมดุลในเซลล์ระหว่างกระบวนการทั้งสองประเภทสามารถนำไปสู่โรคไมโตคอนเดรียได้

 "ในรายงานของ Nature Communications เราอธิบายถึงเทคโนโลยีที่เราพัฒนาขึ้นซึ่งช่วยให้เราสามารถจัดการปฏิสัมพันธ์ระหว่างไมโตคอนเดรียกับออร์แกเนลล์อื่น ๆ ในเซลล์ได้โดยตรงเป็นครั้งแรก" Huang กล่าว

 “ด้วยการใช้ออพโตเจเนติกส์เพื่อบังคับให้มีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพระหว่างไมโตคอนเดรียกับส่วนประกอบของเซลล์อื่น ๆ ซึ่งก็คือไลโซโซม เราสามารถฟื้นฟูไมโตคอนเดรียให้มีขนาดปกติมากขึ้น ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงฟังก์ชันการผลิตพลังงานของพวกมันด้วย” Huang อธิบาย “เราเชื่อว่าการค้นพบใหม่นี้สามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยและการรักษาโรคกลุ่มนี้ในอนาคตได้”

งานนี้เกิดขึ้นได้โดยการใช้เทคโนโลยีการถ่ายภาพอันทรงพลังที่เรียกว่ากล้องจุลทรรศน์ส่องสว่างแบบโครงสร้าง (sim) ที่มหาวิทยาลัยซินซินนาติ ซึ่ง huang เริ่มการวิจัยนี้ก่อนที่จะเข้ารับตำแหน่งปัจจุบันที่ ub sim ช่วยให้สามารถถ่ายภาพแบบเรียลไทม์ที่มีความละเอียดสูงมากในเซลล์ที่มีชีวิต

Huang ได้รับคัดเลือกจาก UB และ John R. Oishei Children's Hospital ในปี 2020 จาก Cincinnati Children's Hospital Medical Center โดยเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านพันธุศาสตร์ของโรคไมโตคอนเดรีย และเป็นผู้บุกเบิกนวัตกรรมที่ก้าวล้ำในการตรวจหาและรักษาโรคทางพันธุกรรม Huang ยังเป็นผู้อำนวยการด้านการแพทย์แผนกพันธุศาสตร์และการเผาผลาญในโรงพยาบาลเด็ก Oishei และเป็นผู้อำนวยการด้านพันธุศาสตร์มนุษย์ที่ UBMD Pediatrics

ผู้ร่วมเขียนเรื่อง การสื่อสารธรรมชาติ บทความมาจากวิทยาลัยแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยซินซินนาติ, ศูนย์การแพทย์โรงพยาบาลเด็กซินซินนาติ และมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์เออร์บานา-แชมเปญจน์ การวิจัยได้รับทุนจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติ



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า