روش کارآمد محققان دانشگاه هاروارد برای مهار پیری!+ جوانی ابدی؟

به گزارش اقتصادنیوز به نقل از ایسنا، جهان به سرعت در حال پیشرفت علمی و ارائه نوآوری است اما از سویی، با افزایش مرگ و میر ناشی از بیماری‌های مزمن، شیوع اختلال در سبک زندگی و افزایش تأثیر استرس محیطی بر روند پیری نیز دست و پنجه نرم می‌کند. افزایش سن، بر پیشروی برخی از بیماری‌ها تأثیر می‌گذارد، انسان را مستعد ابتلا به بیماری‌های دیگر می‌کند و در نهایت به مرگ منجر می‌شود. بیماری‌ها، پیش‌بینی‌کننده مرگ و میر ناشی از پیری یا ناشی از دلایل دیگر هستند.

پیری، تخریب نهایی ساختار بدن و عملکرد یک موجود زنده است. مکانیسمی که یک ارگانیسم از طریق آن تحت تاثیر پیری قرار می‌گیرد، با تعادل بین آسیب سلولی و ترمیم سلول‌های آسیب دیده کنترل می‌شود. هنگامی که آسیب سلولی از ظرفیت یک سلول برای ترمیم خود فراتر برود، پیر شدن ارگانیسم آغاز می‌شود.

علاوه بر این، تجمع آسیب سلولی در بلندمدت، توانایی ارگانیسم را برای حفظ یک محیط داخلی ثابت به رغم وجود تغییرات در محیط خارجی کاهش می‌دهد. بدتر شدن عملکرد هموستازی، حساسیت ارگانیسم را نسبت به بیماری‌ها افزایش می‌دهد و دلیلی است مبنی بر اینکه پیری، پیامدهای نگران‌کننده‌ای را برای سلامتی به همراه دارد.

از سوی دیگر، جهش در مواد ژنتیکی، ناهنجاری‌های کروموزومی و استعداد ژنتیکی، به بروز بیماری‌های کروموزومی، چند عاملی، تک ژنی، مسری و قابل انتقال کمک می‌کند. استعداد ژنتیکی به ‌ویژه در کنار شرایط محیطی موجب می‌شود که برخی از افراد بیشتر از دیگران به بیماری‌ مبتلا ‌شوند یا احتمال این که در نهایت به یک بیماری مزمن خاص یا بیماری غیرواگیر مبتلا شوند، افزایش یابد.

درک مکانیسم‌های خاصی که سلول‌ها از طریق آن پیر می‌شوند، برای کشف روش‌هایی می‌توانند روند پیری را به تأخیر بیاندازند یا کند کنند، موثر است. بررسی نقش خاص ژنتیک در بیماری می‌تواند به توسعه درمان‌های ژنتیکی کمک کند که نه تنها بیماری را در انسان درمان می‌کنند، بلکه از انتقال ژن‌های عامل بیماری به نسل‌های بعدی نیز جلوگیری می‌کنند.

نقش جهش ژنتیکی در پیری و بروز بیماری

تجمع تدریجی آسیب DNA و همچنین بروز تغییرات در ساختار DNA، به تغییر ذاتی سلول و پیر شدن آن منجر می‌شود. تغییرات DNA به تغییر یافتن پروتئین‌هایی می‌انجامد که توسط ژن‌ها بیان می‌شوند و این تغییر عملکرد سلول را در پی دارد. به علاوه، پروتئین‌هایی که ژن خاصی را رمزگذاری می‌کنند، به عنوان واسطه‌های کلیدی پیری سلول و بروز پیری کلی شناسایی شده‌اند. یکی از این ژن‌های رمزگذاری‌کننده پروتئین، "مهارکننده فعال کننده پلاسمینوژن نوع I" یا (PAI-I) است. 

افزایش بیان این پروتئین، به عنوان یک عامل هدایت‌کننده در پیشروی بسیاری از بیماری‌های آسیب‌زا در نظر گرفته می‌شود و همچنین با بروز چند بیماری ناشی از افزایش سن همراه است. پیری اغلب با بیان بیش از اندازه PAI-I همراه است و همین موضوع PAI-I را به عنوان نشانگر و واسطه کلیدی پیری نشان می‌دهد.

پیری اغلب با بیان بیش از اندازه PAI-I همراه است و همین موضوع PAI-I را به عنوان نشانگر و واسطه کلیدی پیری نشان می‌دهد.

با افزایش سن، این پروتئین در بافت‌های گوناگون بدن افزایش می‌یابد. علاوه بر این، مشخص شده است که افزایش PAI-I، پیشروی تصلب شرایین و ترومبوز را به همراه دارد که در افراد مسن و افراد مبتلا به "سندرم ورنر"(Werner’s syndrome) مشاهده می‌شود.

بررسی‌ها نشان داده‌اند که سطح PAI-I در فیبروبلاست‌های به دست آمده از جنین موش نسبت به فیبروبلاست‌های به دست آمده از موش‌های مسن‌تر، بالاتر است اما بیان بیش از اندازه PAI-I می‌تواند با بروز چاقی و مقاومت نسبت به انسولین در دیابت نوع دو، بیماری‌های قلبی-عروقی و همچنین، بیماری‌های التهابی مرتبط باشد.

مشاهده اثر این تغییرات در بروز پیری و آسیب‌شناسی‌های متعددی که با بیان بیش از اندازه PAI-I مرتبط هستند، به در نظر گرفتن کاربرد مهارکننده‌های PAI-I انجامیده است که سطوح PAI-I را کاهش می‌دهند و بنابراین، به عنوان واسطه‌ای در فرآیندهای خطر مرتبط با PAI-I  عمل می‌کنند.

پژوهش دانشمندان چینی که در ۲۳ دسامبر سال ۲۰۲۱ به چاپ رسید، ژن موسوم به "FOXO3" را به عنوان یک تنظیم‌کننده هموستاز معرفی کرد که قادر به ادغام چندین مسیر سیگنال‌دهی است که نسبت به تغییرات محیطی، حساس هستند. این پژوهش نشان می‌دهد که FOXO3 با اثرات نامطلوب این چند مسیر که ناشی از تغییرات بیرونی مانند استرس اکسیداتیو، استرس متابولیک و محرومیت از فاکتور رشد هستند، مقابله می‌کند.

نتایج این پژوهش نشان داد که FOXO3، با طول عمر بالای انسان همراه است و به طور شگفت‌انگیزی، با کاهش عوارض ناشی از بیماری‌های قلبی-عروقی ارتباط دارد. بدین ترتیب، می‌توان گفت که FOXO3 نقش مهمی در نحوه پیری عروق ایفا می‌کند. غیرفعال شدن FOXO3 در چندین بیماری عروقی مرتبط با افزایش سن نقش دارد. در بررسی‌های تجربی، سلول‌های عروقی انسان که FOXO3 در آنها مهندسی شده بود، بهبود هموستاز عروقی را نشان دادند و پیری عروق در آنها به تعویق افتاد.

جهش در برخی از ژن‌های خاص، به مقاومت بیشتر در برابر استرس، کاهش سرعت تجمع آسیب و افزایش طول عمر می‌انجامد. به عنوان نمونه، جهش در ژنی که پروتئین موسوم به "p66shc" را رمزگذاری می‌کند، مقاومت در برابر آپوپتوز ناشی از استرس اکسیداتیو را در سلول‌های کشت‌شده در آزمایشگاه افزایش می‌دهد.

درمان‌هایی که هورمون رشد را هدف قرار می‌دهند

برای درک مکانیسم‌هایی که دانشمندان از طریق آنها می‌توانند طول عمر را افزایش دهند و سلامتی را بهبود ببخشند، ابتدا باید ژن‌های خاصی تجزیه و تحلیل شوند که در طول عمر و محافظت در برابر بیماری نقش دارند. پژوهش‌های بسیاری روی موش‌ها انجام شده‌اند تا تغییرات ژنتیکی خاصی را نشان دهند که می‌توانند روند پیری را به تعویق بیندازند.

برخی از پژوهش‌ها این نظریه را مطرح کرده‌اند که رشد جسمی و پیری، با حضور هورمون رشد مرتبط است که گیرنده روی سلول را فعال می‌کند و به تولید "فاکتور رشد شبه انسولین ۱" (IGF-1) و رشد کردن می‌انجامد. پژوهشگران، نقش این هورمون در پیری را روی موش‌ها نشان داده‌اند.

برخی از پژوهش‌ها این نظریه را مطرح کرده‌اند که رشد جسمی و پیری، با حضور هورمون رشد مرتبط است که گیرنده روی سلول را فعال می‌کند و به تولید "فاکتور رشد شبه انسولین ۱" (IGF-1) و رشد کردن می‌انجامد. پژوهشگران، نقش این هورمون در پیری را روی موش‌ها نشان داده‌اند.

اگرچه راهبردهای درمانی برای هدف قرار دادن هورمون رشد در انسان محدود هستند اما پژوهشگران سعی دارند که اثربخشی درمان‌های مبتنی بر پروتئین و گیرنده هورمون رشد را در بررسی‌های خود نشان دهند.

نقش هورمون رشد در پیری پستانداران همواره در پژوهش‌های بالینی و تجربی بررسی شده است. کاهش هورمون رشد ناشی از افزایش سن، به عنوان نشانه‌ای از پیری عصبی غدد درون‌ریز و همچنین، به عنوان یکی از علل تغییر ترکیب بدن و سایر نشانه‌های ناخوشایند پیری در نظر گرفته می‌شود.

از سوی دیگر، پژوهش‌هایی که روی موش‌ها و انسان‌ها انجام شده‌اند، نشان می‌دهند که افزایش یافتن هورمون رشد تا سطح آسیب‌زا می‌تواند با افزایش خطر بیماری و کاهش امید به زندگی همراه باشد و پیری را سرعت ببخشد. در هر حال، قابلیت گسترده هورمون رشد به عنوان یک عامل ضد پیری توجه زیادی را به خود جلب کرده است.

روابط پیچیده بین سیگنال‌دهی هورمون رشد و پیری پستانداران، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب می‌کند. پژوهشی که در سال ۲۰۲۱ توسط پژوهشگران "دانشگاه ایلینوی جنوبی" (SIU) انجام شد، شواهدی را در بر دارد که نشان می‌دهند تأثیر هورمون رشد بر حفظ ژنوم در سلول‌های طبیعی نسبت به سلول‌های سرطانی، به شدت متفاوت است. این نتایج نشان می‌دهند که هورمون رشد در روند پیری و پیشروی سرطان نقش دارد.

پژوهشی که در ۱۶ دسامبر سال ۲۰۲۱ در "مرکز پزشکی سیدرز ساینای"(Cedars-Sinai Medical Center) آمریکا انجام شد، نشان می‌دهد که سطح هورمون رشد، با افزایش سن روده بزرگ تغییر می‌کند. این کشف می‌تواند به توسعه یک درمان جدید ضد پیری کمک کند. این پژوهش که در مجله "Cell Reports" به چاپ رسید، سرنخ‌های مهمی را در مورد چگونگی فعال شدن هورمون رشد ارائه می‌دهد.

درمان‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی

سلول‌های بنیادی می‌توانند از طریق جایگزینی سلول‌های آسیب‌دیده، در بازسازی اندام‌ها و بافت‌های بدن نقش داشته باشند. با افزایش سن، میزان آسیب سلولی از ظرفیت سلول‌های بنیادی بیشتر می‌شود. این موضوع، راه را برای توسعه درمان‌های ضد پیری باز می‌کند که مستقیما سلول‌های بنیادی را هدف قرار می‌دهند و توالی‌های دخیل در بازسازی را فعال می‌کنند.

این روش هدفمند ممکن است با ترمیم آسیب، شرایط سلول را بهبود ببخشد. علاوه بر این، آسیب کل اندام‌ها را می‌توان با جایگزینی کامل اصلاح کرد. این اندام‌های جدید، از سلول‌های بنیادی که هنگام تولد از بند ناف برداشت شده‌اند، پرورش می‌یابند. این سلول‌ها ظرفیت تبدیل شدن به هر سلولی را در بدن انسان دارند. دانشمندان می‌توانند این سلول‌ها را در دمای پایین ذخیره کنند و آنها را برای پرورش اندام‌ها در مراحل بعدی به کار ببرند. این قابلیت، امکان جایگزینی هر عضو یا بافتی را در بدن انسان فراهم می‌کند.

سستی ناشی از پیری، یک سندروم پیچیده سالمندی است که با افزایش سن شیوع بیشتری می‌یابد و به دلیل پیامدهای نامطلوب مکرر، یک مشکل عمده برای سلامتی به شمار می‌رود. سستی با ایجاد اختلال در هموستاز فیزیولوژیکی و کاهش تدریجی وضعیت سلامتی مشخص می‌شود. عوامل گوناگونی در ایجاد سستی ناشی از افزایش سن نقش دارند که از میان آنها می‌توان به بی‌ثباتی ژنوم، آسیب DNA، تغییرات اپی‌ژنتیک و فرسودگی سلول‌های بنیادی اشاره کرد.

پژوهشی که در سال ۲۰۲۱ در "دانشگاه پزشکی گوئیژو"(Guizhou Medical University) چین انجام شده است، نشان می‌دهد که شاید بتوان از سلول‌های بنیادی مزانشیمی در درمان سستی ناشی از پیری استفاده کرد. سلول‌های بنیادی مزانشیمی می‌توانند آسیب‌های ناشی از پیری را بازسازی کنند و خواص ضد التهابی داشته باشند. پیوند سلول‌های بنیادی مزانشیمی به عنوان یک راهبرد درمانی امیدوارکننده برای رسیدگی به مشکلات ناشی از پیری، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است.

سلول‌های بنیادی مزانشیمی می‌توانند آسیب‌های ناشی از پیری را بازسازی کنند و خواص ضد التهابی داشته باشند. پیوند سلول‌های بنیادی مزانشیمی به عنوان یک راهبرد درمانی امیدوارکننده برای رسیدگی به مشکلات ناشی از پیری، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است.

دانشمندان آمریکایی در پژوهشی که در هفتم مه سال ۲۰۲۱ انجام شد، نشان دادند که استفاده از سلول‌های بنیادی مزانشیمی می‌تواند به عنوان راهبردی برای درمان پیری پوست به کار برود. دانشمندان در این پروژه، برخی از شواهد مربوط به درمان‌ با سلول‌های بنیادی مزانشیمی را برای بهبود ساختار و عملکرد پوست سالخورده مورد بررسی قرار دادند. نتایج این پژوهش نشان می‌دهند که از این نوع سلول‌های بنیادی می‌توان برای ترمیم و جوان‌سازی پوست در حال پیری استفاده کرد.

سلول‌های بنیادی بالغ، هموستاز و بازسازی بافت را حفظ می‌کنند. کاهش عملکرد آنها اغلب با افزایش سن مرتبط است که با از دست دادن پیش‌رونده عملکردهای فیزیولوژیکی در چندین بافت و اندام مشخص می‌شود. پژوهشگران "کالج دانشگاهی لندن" (UCL) در پژوهشی که در ۲۱ نوامبر سال ۲۰۲۱ انجام شد، نشان دادند که سلول‌های بنیادی به دست آمده از عضلات اسکلتی می‌توانند به عنوان راهبردی برای مقابله با پیری مورد استفاده قرار بگیرند.

نقش ژن‌درمانی در مقابله با بیماری‌ها

دانشمندان با اصلاح نقایص ژن در سلول یا معرفی ژن‌های جدید به سلول می‌توانند از ژن‌درمانی برای درمان اختلالات بدن انسان استفاده کنند. آنها می‌توانند با برش ژن‌های معیوب و جایگزین کردن ژن‌های جدید، نقایص و اختلالات را برطرف کنند.

علاوه بر این، از این فناوری می‌توان برای حذف ژن‌های معیوب به منظور جلوگیری از انتقال آنها به نسل‌های بعدی استفاده کرد. پیش‌بینی می‌شود که دانشمندان در آینده بتوانند با ایجاد یک کروموزوم مصنوعی که بیان ژن آن می‌تواند به دلخواه صورت بگیرد، از بروز چنین معایبی در نسل‌های بعدی جلوگیری کنند. این فناوری، روش جدیدی برای بیان ژن ارائه می‌دهد و بیان ژن‌های معیوب را محدود می‌کند.

این کار طی فرآیندی صورت می‌گیرد که در پی جداسازی ژن معیوب به واسطه ساختن یک نقشه ژنتیکی کامل از شخص، توسعه DNA نوترکیب و شبیه‌سازی این DNA در میزبان انجام می‌شود. سپس، بیان این ژن‌های شبیه‌سازی‌شده را می‌توان نسبت به ژن‌های معیوب در اولویت قرار داد.

همچنین، دانشمندان می‌توانند مشکلاتی مانند بیماری‌های قلبی-عروقی و سرطان را حل کنند، واکسن‌هایی برای پیشگیری از ایدز ارائه دهند و به کاهش مالاریا در کشورهای در حال توسعه کمک کنند. در مورد بیماری‌های قلبی-عروقی، دانشمندان می‌توانند از روش تقسیم سریع سلول‌های سرطانی استفاده کنند و نحوه تقسیم مجدد را به سلول‌های قلب بیاموزند.

پژوهشگران "دانشگاه هاروارد"(Harvard University)، روش درمانی جدیدی ابداع کرده‌اند که می‌تواند در توقف روند پیری موثر باشد. پژوهش‌های علمی بسیاری در مورد "تلومرها"(telomeres) که پایانه‌های فیزیکی کروموزوم‌های خطی هستند، انجام شده است. این پایانه‌ها هنگام تقسیم شدن سلول، کوتاه‌تر می‌شوند اما پژوهشگران امیدوارند که روزی بتوانند با دخالت در این فرآیند، روند پیری و بیماری‌های ناشی از آن را تنظیم کنند. پژوهشگران دانشگاه هاروارد، مجموعه‌ای از مولکول‌های کوچک را کشف کرده‌اند که می‌توانند طول تلومر را در موش‌ها بازگردانند. پژوهشگران تصمیم گرفتند که ایمنی این روش درمان و تاثیر آن را در هدف قرار دادن سلول‌های بنیادی حامل مواد مورد نظر برای تشکیل تلومراز بررسی کنند. آنها در مرحله بعدی آزمایش‌های خود، سلول‌های بنیادی انسان را به بدن موش‌ها وارد کردند و آنها را با ترکیبات جدید مورد درمان قرار دادند. با این روش، طول تلومر در سلول‌های بنیادی بازگشت و اثر بیماری در موش‌ها دیده نشد.

پژوهشگران "دانشگاه هاروارد"(Harvard University)، روش درمانی جدیدی ابداع کرده‌اند که می‌تواند در توقف روند پیری موثر باشد.

محدودیت‌ها

به رغم مزایای قابل توجه فراهم‌شده توسط ژنتیک و استفاده از آن در بهبود طول عمر، کاربردهای خاص این روش با اعتراضاتی مواجه شده است که آنها را غیراخلاقی و مختل‌کننده فرآیندهای عادی زندگی می‌دانند. یکی از این راهبردها که برداشتن سلول‌های بنیادی پرتوان از بلاستوسیست به منظور رشد بافت‌های بدن را شامل می‌شود، بسیار غیراخلاقی در نظر گرفته شده است.

علاوه بر این، تداخل با خط زایایی ممکن است عواقب نامطلوبی را برای شخص مورد اصلاح قرار گرفته و نسل‌های آینده به همراه داشته باشد. هیچ روش دقیقی برای پیش‌بینی قطعی تأثیری که پیوند ژن‌های خاص بر زندگی خواهد داشت، وجود ندارد و دانشمندان ممکن است ناخواسته در اجزای حیاتی بدن انسان تداخل ایجاد کنند.

اگر اصلاح ژنتیکی به کار رفته روی موش‌ها که با پیامدهای منفی همراه بوده است، روی انسان به کار گرفته شود، عواقب شدیدی برای نژاد بشر خواهد داشت. علاوه بر این، تهیه یک نقشه ژنتیکی کامل از مردم ممکن است به فاش شدن اطلاعات شخصی آنها برای شرکت‌های بیمه منجر شود و براساس استعداد شخص نسبت به بیماری‌های خاص که درمان آنها اغلب پرهزینه و دشوار است، تبعیض را به همراه داشته باشد.

افزایش امید به زندگی

به رغم محدودیت‌های اخلاقی که دانشمندان در اجرای برخی از فناوری‌های مبتنی بر مهندسی ژنتیک با آنها مواجه هستند، این فناوری‌ها امید به زندگی آینده را برای انسان‌ها به همراه دارند. بسیاری از بیماری‌هایی که عامل میزان قابل توجهی از موارد مرگ و میر به شمار می‌روند، با ژنتیک مرتبط هستند و این ارتباط، راهبردهای موثری را برای مدیریت بیماری‌ها ارائه می‌دهد.

این فناوری‌ها می‌توانند افزایش امید به زندگی و تاخیر در مرگ و میر را به همراه داشته باشند. علاوه بر این، شناسایی ژن‌های خاص و پروتئین‌هایی که آنها رمزگذاری می‌کنند و همچنین مشخص کردن عوارض جانبی مرتبط با پیوند زدن، برش دادن و اصلاحات ژن، توسعه درمان‌های ضد پیری را تسهیل می‌کند و سبب می‌شود تا عوارض جانبی ناخواسته به وجود نیایند.