นักวิทยาศาสตร์ได้ยืดอายุของสัตว์ออกไปประมาณ 500% โดยการปรับแต่งยีนสำคัญบางตัวใน DNA ของพยาธิตัวกลม
นับเป็นก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในชีวิต: พยาธิตัวกลมเฉลี่ยอยู่ประมาณสามถึงสี่สัปดาห์ แต่เมื่อไม่มีการแบ่งยีนเฉพาะสองอย่างคือ DAF-2 และ RSKS-1 สิ่งมีชีวิตสามารถอยู่รอดได้เป็นเวลาหลายเดือน
นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการเชื่อมโยงยีนเหล่านี้เข้ากับชีวิตที่ยืนยาวเมื่อหลายปีที่ผ่านมาโดยสังเกตการเพิ่มขึ้นของช่วงชีวิตของเวิร์มและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ อย่างไรก็ตามบทบาทที่แน่นอนของยีนในกระบวนการชรายังคงเป็นปริศนา
ตอนนี้นักวิจัยได้เชื่อมต่อจุดระหว่างยีนทั้งสองกับไมโทคอนเดรียซึ่งเป็นโรงไฟฟ้าขนาดเล็กที่ทำงานของเซลล์เชื้อเพลิงทั่วทั้งร่างกาย Mitochondria เริ่มทำงานผิดปกติเมื่ออายุมากขึ้น แต่การปิดบัง DAF-2 และ RSKS-1 ดูเหมือนจะชะลอความเสียหายและยืดอายุการใช้งาน - อย่างน้อยในพยาธิตัวกลมตามการศึกษาที่ตีพิมพ์ในปี 2019 ในวารสาร Cell Press
เวลาเท่านั้นที่จะบอกได้ว่าการรักษาด้วยยาชะลอวัยสามารถทำงานกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมรวมถึงมนุษย์ได้หรือไม่
ผลกระทบของ Domino
นักวิทยาศาสตร์ได้ตระหนักถึงความเชื่อมโยงระหว่าง DAF-2 และการแก่ชราในช่วงต้นทศวรรษ 1990 เมื่อทีมวิจัยค้นพบว่าพยาธิตัวกลมอยู่ได้สองครั้งนานเท่าปกติเมื่อพวกมันมียีนกลายพันธุ์ การค้นพบกระโดดเริ่มต้นยุคใหม่ในการศึกษาของริ้วรอยหนึ่งขับเคลื่อนด้วยยีนและผลพลอยได้ของพวกเขา
"มันเหมือนเกมเปลี่ยนเกมในสนาม…เพราะผู้คนเริ่มเชื่อว่ายีนตัวเดียวสามารถยืดอายุขัยได้" Pankaj Kapahi ผู้เขียนร่วมศาสตราจารย์แห่งสถาบันบั๊กเพื่อการวิจัยด้านอายุในโนวาโตแคลิฟอร์เนียกล่าวกับ Live Science .
เมื่อเวลาผ่านไปกลุ่มวิจัยได้ค้นพบยีนที่มีอายุยืนกว่าซึ่งรวมถึง RSKS-1 แต่หลักฐานการติดตั้งชี้ให้เห็นว่าส่วนพิเศษเหล่านี้ของรหัสพันธุกรรมไม่สามารถทำงานแยกกันได้ แต่พวกเขาประสานงานกับทีมยีนอื่น ๆ และโปรตีนที่พวกเขาช่วยในการสร้างทริกเกอร์น้ำตกของกิจกรรมของเซลล์ที่เรียกว่า "เส้นทางการส่งสัญญาณ" คิดถึงเส้นทางการส่งสัญญาณเป็นแถวโดมิโน - เมื่อโดมิโนหนึ่งโค่นล้มมันจะตกลงไปอีกอันหนึ่งและทำปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ซับซ้อน
DAF-2 และ RSKS-1 แต่ละตัวอยู่ภายในเส้นทางการส่งสัญญาณที่สำคัญตามลำดับ: เส้นทางการส่งสัญญาณอินซูลินซึ่งช่วยควบคุมระดับน้ำตาลในเลือดและเมแทบอลิซึมและเส้นทาง TOR ซึ่งเปลี่ยนแปลงวิธีการสร้างเซลล์โปรตีนและวิธีการที่พวกมันเติบโต แต่วิธีที่เส้นทางเหล่านี้ตัดกันในสิ่งมีชีวิตที่มีอายุยังไม่เป็นที่รู้จัก Kapahi กล่าว
เมื่อต้องการเปิดเผยว่ามีผลการต่อต้านริ้วรอยนี้มาจาก Kapahi และเพื่อนร่วมงานของเขาสอดแนมในเซลล์ของพยาธิตัวกลมกลายพันธุ์ซึ่งทั้งสองยีนถูกปิด การใช้เทคนิคที่เรียกว่า "การทำโปรไฟล์ polysomal" ทีมสามารถติดตามโปรตีนที่เซลล์กำลังสร้างในช่วงเวลาใดก็ตาม ในระหว่างการสร้างโปรตีนเซลล์สามารถใช้กลไกต่าง ๆ เพื่อเพิ่มการผลิตโปรตีนเฉพาะหรือหมุนกลับ ทีมพบว่าในเวิร์มหนอนกลายพันธุ์เซลล์สร้างสำเนาโปรตีนน้อยกว่าไกลเรียกว่า "ไซโตโครมค" มากกว่าหนอนธรรมดา
นี่คือสิ่งที่ไมโตคอนเดรียเข้ามาในภาพ:
Cytochrome c ปรากฏในเยื่อหุ้มชั้นในของไมโตคอนเดรียและช่วยส่งผ่านอิเล็กตรอนที่มีประจุลบผ่านโครงสร้าง การถ่ายโอนอิเลคตรอนจากโปรตีนสู่โปรตีนช่วยให้ไมโตคอนเดรียสามารถสร้างเชื้อเพลิงได้ แต่ในเวิร์มกลายพันธุ์จะมีช่องว่างที่ซึ่งไซโตโครมซีควรจะเป็น ไม่สามารถผลิตเชื้อเพลิงได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างที่ควรจะเป็นไมโตคอนเดรียจึงทำการผลิตพลังงานกลับคืนและมุ่งเน้นไปที่การซ่อมแซมเนื้อเยื่อที่เสียหาย
เมื่อร้านค้าพลังงานล่มสลายเอนไซม์ตรวจจับเชื้อเพลิงที่เรียกว่า AMPK เริ่มเข้าเกียร์สูงช่วยให้หนอนเปลี่ยนเป็นรูปแบบการเผาผลาญพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ห่วงโซ่ของเหตุการณ์ที่ซับซ้อนนี้ในท้ายที่สุดผลิตพยาธิตัวกลมที่มีอายุยืนยาวซึ่งเซลล์มีสุขภาพที่ดี
“ โปรตีนได้รับความเสียหายตามอายุและคุณจะเห็นความเสียหายน้อยลงด้วยวิถีที่ยับยั้งเหล่านี้” Kapahi กล่าว นอกจากนี้การวิจัยชี้ให้เห็นว่าเนื้อเยื่อบางอย่างเช่นในกล้ามเนื้อและสมองอาจมีสุขภาพที่ดีขึ้นตราบใดที่ทางเดินเหล่านี้ยังคงอยู่
จากหนอนสู่มนุษย์
โดยรวมแล้วเวิร์มกลายพันธุ์สามารถโทรกลับทั้งการผลิตโปรตีนและพลังงานเพื่อซ่อมแซมเซลล์ที่แก่ชรา โดยเฉพาะการขาดไซโตโครมในเซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์ดูเหมือนจะเป็นกุญแจสำคัญในกระบวนการนี้ อาจเป็นไปได้ว่าเวิร์มวางกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการพักไว้ในขณะที่อยู่ในโหมดพลังงานต่ำพวกเขากล่าว
สิ่งมีชีวิตตอบสนองคล้ายกันเมื่อถูกผลักเข้าสู่โหมดความอดอยากโดยปราศจากสารอาหารอย่างเพียงพอสัญญาณโทรศัพท์มือถือบอกให้ร่างกายใช้ "หมดเวลา" ในการเตรียมการผลิตลูกหลาน Kapahi กล่าว ความคิดนี้ได้รับการสนับสนุนจากการศึกษาของพยาธิตัวกลมโบราณในปี 1990; ในการศึกษานั้นเวิร์มกลายพันธุ์มีชีวิตอยู่นานเป็นสองเท่าของเวิร์มปกติ แต่พวกมันก็ผลิตลูกหลานได้น้อยลงประมาณ 20%
นอกเหนือจากการเป็นกระบวนการที่แฝงความชราในพยาธิตัวกลมดูเหมือนจะยุ่งเหยิงยุ่งเหยิงของวิถีทางชีวภาพที่ทำงานร่วมกันเพื่อควบคุมเมแทบอลิซึมการสร้างโปรตีนและการสืบพันธุ์ที่อาจเกิดขึ้น แม้ว่าทางเดินคล้ายกันนี้มีอยู่ในมนุษย์ แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่รู้ว่าการแก่ชรานั้นทำงานในสิ่งมีชีวิตทั้งสองแบบเดียวกันหรือไม่ Kapahi กล่าว หากมีสิ่งใดการแก่ชราในมนุษย์อาจพิสูจน์ได้ว่ามีความซับซ้อนมากขึ้น
“ การอนุรักษ์ไม่ได้มีความแตกต่างอย่างแน่นอนและสำคัญในเส้นทางเหล่านี้ระหว่างเวิร์มและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม” ดร. โจเซฟอฟรุคศาสตราจารย์แพทย์ที่โรงเรียนแพทย์ฮาร์วาร์ดและหัวหน้าหน่วยโรคเบาหวานที่โรงพยาบาลทั่วไปแมสซาชูเซตส์
ในขณะที่การส่งสัญญาณในทางเดินของอินซูลินและ TOR ดูเหมือนว่าจะยืดอายุการใช้งานของเวิร์มมันก็ไม่มีความชัดเจนว่ามนุษย์จะตอบสนองแบบเดียวกันหรือไม่
“ หากเครือข่ายของยีนที่ระบุที่นี่…ทำหน้าที่คล้ายกันในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแล้วการแทรกแซงทางเภสัชวิทยาก็เป็นไปได้” Avruch กล่าว กล่าวอีกนัยหนึ่งการทดลองต่อต้านวัยชราที่ดำเนินการครั้งแรกในเวิร์มจะต้องทำซ้ำในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมก่อนใครจะรู้ว่าพวกมันสามารถทำงานในมนุษย์ได้หรือไม่
วิถีทางที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการชรา“ อาจเป็นสิ่งที่เฉพาะเจาะจงกับหนอน” คาปาฮีกล่าว "แต่เราจะไม่มีทางรู้ถ้าเราไม่ถามคำถามเหล่านี้"
