یک نقشه جامع سلولبهسلول از فرآیند پیری نشان میدهد که این پدیده، یک فرایند هماهنگ و در سطح کل بدن است. دانشمندان ممکن است سرانجام نقطه شروع مداخلات درمانی برای کند کردن پیری را پیدا کرده باشند.
با افزایش سن، خطر ابتلا به بیماریهایی مانند سرطان، بیماریهای قلبی و زوال عقل به شدت افزایش مییابد. دهههاست که تحقیقات پزشکی، این بیماریها را بهطور جداگانه بررسی کردهاند. اما امروزه دانشمندان به دنبال پاسخ به یک سؤال بزرگتر هستند: آیا بهجای درمان بیماریها یکییکی، میتوان با کند کردن خودِ فرآیند پیری، خطر ابتلا به بسیاری از آنها را بهطور همزمان کاهش داد؟ برای انجام این کار، محققان ابتدا باید درک کنند که دقیقاً چه تغییراتی در طول زمان درون بدن رخ میدهد و چه چیزی این تغییرات را به حرکت درمیآورد.
مطالعه جدیدی که در تاریخ ۲۶ فوریه منتشر شد، یکی از شفافترین تصاویر را تا به امروز ارائه میدهد. پژوهشگران در دانشگاه راکفلر (The Rockefeller University) اطلس گستردهای ساختهاند که نشان میدهد پیری چگونه هزاران زیرگروه سلولی متمایز را در ۲۱ بافت پستانداران تغییر میدهد. با بررسی نزدیک به ۷ میلیون سلول منفرد از موشها در سه مرحله از زندگی، تیم تحقیقاتی مشخص کرد که کدام سلولها بیشترین تأثیر را از پیری میپذیرند و سرنخهایی از محرکهای این زوال پیدا کردند.
جونیو کائو (Junyue Cao)، مدیر آزمایشگاه ژنومیک تکسلولی و دینامیک جمعیت، میگوید:
هدف ما فقط درک آنچه با پیری تغییر میکند نبود، بلکه میخواستیم بدانیم چرا این اتفاق میافتد. با نقشهبرداری از تغییرات سلولی و مولکولی، میتوانیم محرکهای پیری را شناسایی کنیم. این موضوع راه را برای مداخلاتی که مستقیماً خودِ فرآیند پیری را هدف قرار میدهند، باز میکند.
یکی از غیرمنتظرهترین یافتهها این بود که بسیاری از تغییرات مرتبط با پیری بهصورت هماهنگ در چندین اندام رخ میدهند. محققان همچنین دریافتند که نزدیک به نیمی از این تغییرات بین جنس نر و ماده متفاوت است.
ساخت اطلس پیری در سطح کل بدن
تیم کائو برای نقشهبرداری از پیری در این مقیاس، روشی به نام single-cell ATAC-seq را بهبود بخشیدند. این تکنیک بررسی میکند که DNA چگونه درون سلولهای منفرد بستهبندی میشود و مشخص میکند کدام مناطق ژنوم در دسترس و فعال هستند. این مناطق در دسترس، بینش مهمی درباره هویت و عملکرد سلول فراهم میکنند.
محققان این روش را روی میلیونها سلول جمعآوریشده از ۲۱ اندام در ۳۲ موش در سه سن مختلف اعمال کردند: یک ماهه (جوان)، پنج ماهه (میانسال) و ۲۱ ماهه (سالمند). کائو میگوید:
نکته قابل توجه این است که این اطلس کامل توسط یک دانشجوی دکترا تهیه شده است. اکثر اطلسهای بزرگ اینچنینی به کنسرسیومهای بزرگی با دهها آزمایشگاه نیاز دارند، اما روش ما بسیار کارآمدتر از رویکردهای دیگر است.
در مجموع، این تیم بیش از ۱۸۰۰ زیرگروه سلولی متمایز، از جمله بسیاری از جمعیتهای نادر که قبلاً توصیف نشده بودند، شناسایی کردند.
تغییرات سلولی زودتر از حد انتظار
دانشمندان زمانی تصور میکردند پیری عمدتاً عملکرد سلولها را تغییر میدهد، نه تعداد آنها را. این مطالعه این فرض را به چالش میکشد. حدود یکچهارم از تمام انواع سلولها، تغییرات معناداری در فراوانی خود در طول زمان نشان دادند. برخی از جمعیتهای سلولهای عضلانی و کلیوی به شدت کاهش یافتند، در حالی که سلولهای ایمنی به طور قابل توجهی گسترش یافتند.
کائو میگوید:
سیستم بسیار پویاتر از آن چیزی است که تصور میکردیم و برخی از این تغییرات بهطور شگفتانگیزی زود شروع میشوند. در ۵ ماهگی، برخی از جمعیتهای سلولی قبلاً شروع به کاهش کرده بودند. این به ما میگوید که پیری فقط چیزی نیست که در اواخر عمر اتفاق میافتد؛ بلکه ادامه فرآیندهای رشدی جاری است.
تیم تحقیقاتی همچنین مشاهده کرد که تغییرات سلولی مشابهی بهطور همزمان در اندامهای مختلف رخ میدهد. این الگو نشان میدهد که سیگنالهای کلبدنی، احتمالاً عوامل در حال گردش در جریان خون، به هماهنگی پیری در بخشهای دوردست بدن کمک میکنند.
تفاوتهای جنسیتی در پیری
کشف تکاندهنده دیگر مربوط به تفاوتهای بیولوژیکی جنسیتی بود. حدود ۴۰ درصد از تغییرات مرتبط با پیری بین نرها و مادهها تفاوت چشمگیری داشت. برای مثال، مادهها با افزایش سن، فعالسازی ایمنی بسیار گستردهتری را نشان دادند. کائو گمانهزنی میکند:
این احتمال وجود دارد که این موضوع بتواند شیوع بالاتر بیماریهای خودایمنی در زنان را توضیح دهد.
نقاط داغ ژنتیکی و آینده درمانهای ضد پیری
علاوه بر اندازهگیری تغییرات تعداد سلولها، محققان تحلیل کردند که چگونه مناطق قابل دسترسی DNA در طول زمان درون آن سلولها تغییر میکند. از ۱.۳ میلیون منطقه ژنومی بررسیشده، حدود ۳۰۰ هزار مورد تغییرات قابلتوجه مرتبط با سن نشان دادند. حدود ۱۰۰۰ مورد از این تغییرات در بسیاری از انواع سلولهای مختلف ظاهر شد که این ایده را تقویت میکند که برنامههای بیولوژیکی مشترک، پیری را در سراسر بدن هدایت میکنند. بسیاری از این مناطق مشترک با عملکرد ایمنی، التهاب و حفظ سلولهای بنیادی مرتبط بودند.
کائو میگوید:
این موضوع ایده اینکه پیری فقط زوال تصادفی ژنومی است را به چالش میکشد. در عوض، ما نقاط داغ نظارتی خاصی را میبینیم که بهویژه آسیبپذیر هستند و اگر بخواهیم بفهمیم چه چیزی فرآیند پیری را هدایت میکند، دقیقاً باید همین مناطق را مطالعه کنیم.
وقتی تیم نتایج خود را با تحقیقات قبلی مقایسه کرد، متوجه شد که مولکولهای سیگنالدهنده ایمنی به نام سیتوکینها میتوانند بسیاری از همان اثرات سلولی مشاهدهشده در حین پیری را ایجاد کنند. کائو پیشنهاد میکند که داروهای طراحیشده برای تنظیم این سیتوکینها ممکن است روزی به کند کردن فرآیندهای هماهنگ پیری در چندین اندام کمک کنند.
او در پایان میگوید:
این واقعاً یک نقطه شروع است. ما انواع سلولهای آسیبپذیر و نقاط داغ مولکولی را شناسایی کردهایم. اکنون سؤال این است که آیا میتوانیم مداخلاتی ایجاد کنیم که این فرآیندهای خاص پیری را هدف قرار دهند؟ آزمایشگاه ما در حال حاضر روی این گام بعدی کار میکند.
منبع: Scitechdaily
