บทความอายุยืน

การเปิดเผยลักษณะทางพันธุกรรมของความชรา: นักวิจัยให้รายละเอียดเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงเฉพาะของเนื้อเยื่อและเซลล์ในกิจกรรมของยีนตามอายุ

การเปิดเผยลักษณะทางพันธุกรรมของความชรา: นักวิจัยให้รายละเอียดเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงเฉพาะของเนื้อเยื่อและเซลล์ในกิจกรรมของยีนตามอายุ

การแก่ชรานั้นมีลักษณะเฉพาะคือการทำงานและสุขภาพของเซลล์และเนื้อเยื่อทั้งหมดของเราลดลงอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่หัวใจไปจนถึงสมองไปจนถึงไตและอื่นๆ การเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับอายุในอวัยวะของเรามีส่วนรับผิดชอบต่อการพัฒนาของทุกสิ่งตั้งแต่โรคหลอดเลือดหัวใจไปจนถึงการเสื่อมถอยของการรับรู้ ในขณะที่นักวิจัยอายุยืนยาวได้ค้นพบคุณลักษณะเด่นหลายประการของการสูงวัย แต่การเพิ่มขึ้นหรือลดลงของการทำงานของยีนที่มาพร้อมกับการสูงวัยนั้นยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ 

ในการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน อีไลฟ์นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดมุ่งหวังที่จะได้รับข้อมูลเชิงลึกที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงพื้นฐานของกิจกรรมของยีนที่เกิดขึ้นตามวัย ทีมวิจัยนี้เขียนโดย zhang และเพื่อนร่วมงาน โดยจัดลำดับเซลล์มากกว่า 300,000 เซลล์จากเนื้อเยื่อและอวัยวะ 23 ชนิดจากหนูทุกวัย โดยรวบรวมข้อมูลทางพันธุกรรมเป็นชุดข้อมูลที่ครอบคลุม ในการศึกษานี้ zhang และเพื่อนร่วมงานระบุยีนเฉพาะของเนื้อเยื่อและเซลล์ที่เปลี่ยนแปลงไปตามอายุ ซึ่งเผยให้เห็นหนึ่งในการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมมากที่สุดจนถึงปัจจุบันเกี่ยวกับกระบวนการชราของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม และด้วยเหตุนี้ จึงช่วยการวิจัยในอนาคตเกี่ยวกับวิธีการป้องกันหรือรักษาอายุ - โรคที่เกี่ยวข้อง     

การเปิดเผยแผนที่ของยีนผู้สูงอายุทั่วโลก

เพื่อรวบรวมชุดข้อมูลขนาดใหญ่เกี่ยวกับกิจกรรมของยีนนี้ ทีมวิจัยได้จัดลำดับยีนจากหนูตัวผู้และตัวเมีย 16 ตัว โดยมีอายุเทียบเท่ามนุษย์ตั้งแต่ 20 ถึง 70 ปี ในเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ 23 ชนิด พวกเขาระบุยีนที่มีการเปลี่ยนแปลงในระหว่างกระบวนการชรา นักวิจัยตั้งชื่อยีนเหล่านี้เป็นยีนการแก่ชราทั่วโลก (gags) เนื่องจากพบว่ากิจกรรมของยีนเหล่านี้มีความแตกต่างกันอย่างมากตามอายุ ไม่ว่าจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงในกิจกรรมในเนื้อเยื่อและเซลล์ส่วนใหญ่

GAG จำนวนมากแสดงผลกระทบแบบไบโมดัล ซึ่งหมายความว่าเมื่ออายุมากขึ้น กิจกรรมของยีนก็ได้รับการควบคุมหรือลดระดับลงในเนื้อเยื่อและเซลล์ทุกประเภท เนื่องจากกิจกรรมแบบไบโมดัลและการตอบสนองที่สม่ำเสมอของยีนเหล่านี้เมื่ออายุมากขึ้น Zhang และเพื่อนร่วมงานแนะนำว่า GAG สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพสำหรับอายุในเซลล์ เนื้อเยื่อ และอวัยวะต่างๆ 

นอกจากนี้ยังมีการทับซ้อนกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างชุดข้อมูลเมาส์นี้กับยีนของมนุษย์ที่เกี่ยวข้องกับอายุซึ่งได้รับการจัดลำดับก่อนหน้านี้ ยีนเหล่านี้ที่เปลี่ยนแปลงไปตามอายุ ได้แก่ เมแทบอลิซึมของเซลล์ การตายของเซลล์ (การตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้) การทำงานของแหล่งพลังงานของเซลล์ (ไมโตคอนเดรีย) และการชราภาพของเซลล์ - การหยุดการเจริญเติบโตของเซลล์ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ซึ่งนำไปสู่ความเสียหายจากการอักเสบ นอกเหนือจากความคล้ายคลึงกับยีนของมนุษย์แล้ว gag ยังทับซ้อนกับยีนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาของโรคอัลไซเมอร์ ความดันโลหิตสูง โรคกระดูกพรุน โรคฮันติงตัน และมะเร็งหลายชนิด ซึ่งเสนอแนะเพิ่มเติมว่าชุดข้อมูลทางพันธุกรรมที่ครอบคลุมนี้สามารถช่วยพัฒนาการวิจัยในปัจจุบันเกี่ยวกับ การรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุในมนุษย์

งานวิจัยนี้ได้พัฒนาคะแนนความชราของเซลล์แต่ละประเภท

การรักษาคะแนนอายุเซลล์

หลังจากระบุยีนทั่วโลกที่หนูสูงวัยมีแนวโน้มที่จะแบ่งปันร่วมกันแล้ว zhang และเพื่อนร่วมงานก็ได้พัฒนาคะแนนความชราสำหรับเซลล์แต่ละประเภท ดัชนีอายุสะสมนี้รู้จักกันในชื่อคะแนน gag โดยพบว่าเซลล์ในเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ ภายในสัตว์อายุเดียวกันในอัตราที่ต่างกัน แม้ว่าคะแนน gag ที่น้อยกว่าจะสะท้อนถึงอัตราการแก่ที่ช้าลง แต่คะแนนที่มากขึ้นแสดงให้เห็นว่าเซลล์ชนิดใดชนิดหนึ่งมีความไวต่อผลกระทบของการแก่มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์อื่นๆ ในสัตว์ชนิดเดียวกัน 

เซลล์สองประเภทที่มีคะแนน gag สูงสุดคือเซลล์ภูมิคุ้มกันและเซลล์ต้นกำเนิดที่พบในเนื้อเยื่อของผู้ใหญ่ เป็นที่รู้กันว่าเซลล์ทั้งสองชนิดนี้มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากตามอายุ กิจกรรมที่ลดลงของเซลล์ภูมิคุ้มกันจะสังเกตได้จากความไวต่อการติดเชื้อของผู้สูงอายุที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่การทำงานของเซลล์ต้นกำเนิดที่ลดลงจะช่วยลดการสร้างเนื้อเยื่อใหม่และการซ่อมแซมตามอายุ ทีมวิจัยยังพบว่าคะแนน gag มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับอายุตามลำดับเวลาของเซลล์ สิ่งนี้บ่งชี้ว่าคะแนนการสูงวัยโดยรวมเป็นตัวทำนายอายุทางชีวภาพที่เหมาะสม ซึ่งจะวัดอายุภายในของเซลล์ แทนที่จะเป็นอายุที่อิงตามลำดับเวลาที่เซลล์เหล่านั้น 'เกิด'

ในทางกลับกัน เซลล์เฉพาะเนื้อเยื่อที่ทำหน้าที่ที่แตกต่างกันสำหรับอวัยวะที่เรียกว่าเซลล์เนื้อเยื่อ มีคะแนนความชราที่ต่ำกว่า บ่งชี้ว่าเซลล์พิเศษเหล่านี้มีความยืดหยุ่นต่อการแก่ชรามากกว่า ในการศึกษานี้ เซลล์เนื้อเยื่อที่มีคะแนน gag ต่ำกว่า ได้แก่ เซลล์ตับอ่อน เซลล์ประสาท เซลล์กล้ามเนื้อหัวใจ และเซลล์ตับในตับ

เปิดประตูสู่การวิจัยการมีอายุยืนยาวโดยใช้ยีน

จากผลลัพธ์เหล่านี้ zhang และเพื่อนร่วมงานหวังว่าคะแนนความชราทั่วโลกตามยีนจะสามารถทำนายอายุทางชีวภาพที่แท้จริงของเซลล์ได้ดีขึ้น และช่วยให้การวิจัยทางชีววิทยาและตามอายุในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมดีขึ้น ผลลัพธ์จากชุดข้อมูลที่แข็งแกร่งนี้ทำให้เราเข้าใกล้ความเข้าใจอย่างถ่องแท้อีกขั้นหนึ่งว่ายีนใดได้รับผลกระทบมากที่สุดจากกระบวนการชรา และด้วยเหตุนี้ ความรู้เกี่ยวกับกิจกรรมของยีนที่เปลี่ยนแปลงสามารถช่วยบรรเทาทั้งการแก่ชราและพัฒนาการรักษาวัยได้อย่างไร โรคที่เกี่ยวข้อง  

และด้วยความแตกต่างของการทำงานของยีนที่เกี่ยวข้องกับอายุระหว่างเซลล์และเนื้อเยื่อในสัตว์ตัวเดียวกัน การศึกษาครั้งนี้จึงเปิดประตูให้นักวิจัยที่มีอายุยืนยาวสามารถทำความเข้าใจได้ดีขึ้นว่าอวัยวะใดมีอายุเร็วกว่า และเพราะเหตุใด "เมื่อนำมารวมกัน ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นลักษณะเฉพาะของยีนที่แก่ชราในเซลล์เนื้อเยื่อประเภทต่างๆ ในหนู" สรุป ผู้เขียนอาวุโส เจมส์ ซู "นอกเหนือจากการให้ข้อมูลเชิงลึกทางชีวภาพใหม่ๆ เกี่ยวกับกระบวนการชราแล้ว งานนี้ยังเป็นข้อมูลอ้างอิงที่ครอบคลุมสำหรับนักวิจัยที่ทำงานในสาขาที่เกี่ยวข้อง"

อ้างอิง:

Zhang MJ, Pisco AO, Darmanis S, Zou J. การวิเคราะห์แผนที่เซลล์อายุของเมาส์เผยให้เห็นลายเซ็นอายุเฉพาะประเภทเซลล์และทั่วโลก เอไลฟ์- 2021;10:e62293. เผยแพร่เมื่อ 13 เมษายน 2021 ดอย:10.7554/eLife.62293



โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า