על ידי ציוץ של כמה גנים עיקריים ב- DNA של תולעת עגולה, המדענים האריכו את אורך חיי החיה בכ 500%.
זו קפיצה ענקית בחיים: תולעת עגולה ממוצעת חיה כשלושה עד ארבעה שבועות. אבל כשלא פוסקים משני גנים ספציפיים - DAF-2 ו- RSKS-1 - היצורים יכולים לשרוד מספר חודשים.
מדענים קישרו בין גנים אלו לאריכות ימים לפני שנים, וציינו עלייה באורך החיים של תולעים ויצורים אחרים כאשר כיבוי הגנים הללו. עם זאת, תפקידם המדויק של הגנים בתהליך ההזדקנות נותר בגדר תעלומה.
כעת, החוקרים קישרו את הנקודות בין שני הגנים הללו לבין המיטוכונדריה, תחנות הכוח הזעירות התומכות בתאים בכל הגוף. המיטוכונדריה מתחילה לתפקד ככל שאורגניזם מתיישן, אולם נראה כי השתקת DAF-2 ו- RSKS-1 מעכבת נזק זה ומאריכה את אורך החיים - לפחות בתולעי-אדמה, כך עולה ממחקר שפורסם ב -2019 בכתב העת Cell Press.
רק הזמן יגיד אם התרופה נגד ההזדקנות יכולה לעבוד אצל יונקים, כולל בני אדם.
אפקט הדומינו
מדענים הבינו לראשונה את הקשר בין DAF-2 להזדקנות בתחילת שנות התשעים, כאשר צוות מחקר גילה כי תולעים עגולות חיות כפליים מהרגיל כאשר הם נושאים גרסה מוטציה של הגן. הממצא קפץ לעידן חדש במחקר ההזדקנות, המונע על ידי גנים ותוצרי הלוואי שלהם.
"זה היה כמו מחליף משחק בתחום ... מכיוון שאנשים התחילו להאמין שגן בודד יכול להאריך את אורך החיים", אמר ל- Live Science מחבר משותף פאנקיי קפאהי, פרופסור במכון באק לחקר הזדקנות בנובאטו, קליפורניה. .
עם הזמן, קבוצות מחקר חשפו גנים ארוכים יותר של אורך חיים, כולל RSKS-1, אך עדויות גוברות שהראו שהקטעים המיוחדים של הקוד הגנטי אינם עובדים בבידוד. במקום זאת, הם מתואמים עם צוות של גנים אחרים והחלבונים שהם עוזרים לבנות, ומפעילים מפל של פעילות סלולרית המכונה "מסלולי איתות". חשוב על איתות מסלולי שורות של דומינו - כאשר דומינו אחד הופך, הוא נופל לאחר ומביא לתגובת שרשרת מורכבת.
DAF-2 ו- RSKS-1 יושבים כל אחד בתוך מסלול איתות חשוב, בהתאמה: מסלול איתות האינסולין, המסייע בשליטה על רמות הסוכר והמטבוליזם בדם, ומסלול TOR, המשנה את האופן בו התאים בונים חלבונים ובכך כיצד הם גדלים ומתפשטים. אך לא ידוע כיצד צירים אלו מתלכדים באורגניזם מזדקן, אמר קפאחי.
כדי לחשוף מאיפה נובעת השפעה אנטי-אייג'ינג, קפאהי ועמיתיו ריגלו על תאים של תולעי עגול מוטציות, בהן שני הגנים הללו כבו. באמצעות טכניקה המכונה "פרופיל פוליסומלי", הצוות יכול היה לעקוב אחר אילו חלבונים התאים בנו בכל רגע נתון. במהלך בניית חלבון, התאים יכולים להשתמש במנגנונים שונים להעלאת ייצור חלבון מסוים או חיוג אליו. הצוות מצא כי בתולעים מוטציות תאים בנו הרבה פחות עותקים של חלבון המכונה "ציטוכרום c" מאשר תולעים רגילות.
כאן נכנסות לתמונה המיטוכונדריה:
ציטוכרום C מופיע בקרום הפנימי של המיטוכונדריה ועוזר להעביר אלקטרונים טעונים באופן שלילי דרך המבנה שלו. העברה זו של אלקטרונים מחלבון לחלבון מאפשרת למיטוכונדריה לייצר דלק - אך בתולעים מוטציות מופיע פער במקום בו צריך להיות ציטוכרום C. לא ניתן לייצר דלק באותה יעילות כמו שהיו רגילות, המיטוכונדריה מחייבות ייצור אנרגיה ובמקום זאת מתמקדות בתיקון רקמות פגומות.
עם נפילת מאגרי אנרגיה, אנזים החוש בדלק הנקרא AMPK בועט להילוך גבוה, ועוזר לתולעת לעבור לצורה יעילה יותר של חילוף חומרים באנרגיה. שרשרת אירועים מורכבת זו מייצרת בסופו של דבר תולעת עגולה עם חיים ארוכים שתאיה נשארים בריאים ונטולי נזק במידה רבה עד לזיקנה.
"חלבונים נפגעים עם הגילאים, ואתה רואה פחות נזק במסלולי המסלול הללו", אמר קפאחי. בנוסף, מחקרים מצביעים על כך שרקמות מסוימות, כמו שרירים ומוח, עשויות אף לצמוח יותר ובריאות כל עוד המסלולים הללו נותרו מחונקים, הוסיף.
מתולעים לבני אדם
בסך הכל, התולעים המוטות חזרו הן לייצור חלבון והן לאנרגיה לטובת תיקון תאי הזדקנות שלהם. באופן ספציפי, מחסור בציטוכרום C בתאי הרבייה של בעלי החיים נראה כמפתח לתהליך זה, ציינו המחברים. יתכן והתולעים מכניסות תהליכים הקשורים להתרבות בזמן שהן במצב אנרגיה נמוכה, כך אמרו.
אורגניזמים מגיבים באופן דומה כאשר נדחפים למצב של רעב - ללא תזונה מספקת, האותות הסלולריים אומרים לגוף לקחת פסק זמן מההכנות לייצור צאצאים, אמר קפאחי. רעיון זה נתמך גם על ידי מחקר של שנות התשעים על תולעי עגול ישנות; במחקר זה התולעים המוטות חיו כפליים מתולעים רגילות, אך הן גם ייצרו 20% פחות צאצאים.
רחוק מלהיות תהליך פסיבי, נראה כי הזדקנות בתולעת הסיבוב כרוכה בסבך מבולגן של מסלולים ביולוגיים הפועלים יחד לוויסות חילוף החומרים, בניית החלבון והתרבות פוטנציאלית. למרות שמסלולי דומים קיימים אצל בני אדם, מדענים עדיין לא יודעים אם הזדקנות עובדת באותה צורה בשני האורגניזמים, אמר קפאחי. אם בכלל, הזדקנות אצל בני אדם עשויה להיות מורכבת יותר.
ד"ר ג'וזף אברוך, פרופסור לרפואה בבית הספר לרפואה של הרווארד ומנהל היחידה לסוכרת בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס, אמר ל- Live Science בהודעת דוא"ל. "שימור אינו הבדלים מוחלטים וחשובים במסלולי הלידה הללו בין תולעים ליונקים.
למרות שנראה כי הפחתת איתותי האינסולין ומסלולי ה- TOR מאריכים את אורך חיי התולעים, לא ברור אם לבני האדם תהיה אותה תגובה.
"אם רשת הגנים המזוהה כאן ... מתפקדת באופן דומה אצל יונקים, אז התערבויות פרמקולוגיות הופכות להיות אפשריות", אמר אברוך. במילים אחרות, יש לשכפל את הניסויים נגד ההזדקנות שנערכו לראשונה בתולעים ביונקים לפני שמישהו יידע אם הוא יכול לעבוד בבני אדם.
המסלולים המעורבים בתהליך ההזדקנות "עשויים להיות משהו מאוד ספציפי לתולעת", אמר קפאחי. "אבל לעולם לא נדע אם לא נשאל את השאלות האלה."
