Študija na modelu C. elegans je pokazala, da ravnovesje mRNA v celicah vpliva na življenjsko dobo

Zakaj nekateri ljudje živijo dlje kot drugi? Geni v naši DNK so pomembni za preprečevanje bolezni in ohranjanje splošnega zdravja, vendar razlike v zaporedju genoma pojasnijo manj kot 30 % naravnih variacij v človeški življenjski dobi.

Raziskovanje učinkov staranja na molekularni ravni bi lahko osvetlilo razlike v življenjski dobi, vendar je zbiranje podatkov s hitrostjo, obsegom in kakovostjo, ki je potrebna za preučevanje tega pri ljudeh, nemogoče. Zato se raziskovalci obračajo na črve (Caenorhabditis elegans). Ljudje imajo veliko bioloških podobnosti s temi majhnimi bitji, ki imajo tudi velike naravne razlike v življenjski dobi.

Raziskovalci Centra za genomsko regulacijo (CRG) so v nadzorovanem okolju spremljali na tisoče genetsko identičnih črvov. Tudi ko so bili prehrana, temperatura in izpostavljenost plenilcem in patogenom enaki za vse črve, so mnogi od njih živeli dlje ali krajše od povprečja.

Študija je izsledila vzrok te variacije v spremembah ravni mRNA v zarodnih celicah (celicah, ki sodelujejo pri razmnoževanju) in somatskih celicah (celicah, ki tvorijo telo). Ravnovesje mRNA med tema dvema tipoma celic se sčasoma poruši ali "odklopi", zaradi česar se nekateri posamezniki starajo hitreje kot drugi. Ugotovitve so objavljene v reviji Cell.

Študija je tudi ugotovila, da obseg in hitrost procesa ločevanja uravnava skupina vsaj 40 različnih genov. Ti geni igrajo v telesu veliko različnih vlog, od presnove do nevroendokrinega sistema. Vendar pa je študija prva, ki kaže, da vsi medsebojno delujejo, kar povzroči, da nekateri posamezniki živijo dlje kot drugi.

Izklop nekaterih genov je podaljšal življenjsko dobo črvov, izklop drugih pa jo je skrajšal. Ti rezultati kažejo na presenetljivo možnost: naravne razlike v staranju pri črvih lahko odražajo naključnost v aktivnosti številnih različnih genov, zaradi česar je videti, da so bili posamezniki podvrženi izklopu številnih različnih genov.

"Ali črv živi 8 ali 20 dni, je odvisno od na videz naključnih razlik v aktivnosti teh genov. Zdi se, da imajo nekateri črvi srečo, da imajo pravi nabor genov aktiviranih ob pravem času," pravi dr. Matthias Eder, prvi avtor članka in raziskovalec v Centru za genomsko regulacijo.

Izločitev treh genov – aexr-1, nlp-28 in mak-1 – je imela še posebej dramatičen vpliv na variacije življenjske dobe, saj se je razpon zmanjšal s približno 8 dni na samo 4. Namesto da bi se življenje vseh posameznikov enakomerno podaljšalo, je odstranitev katerega koli od teh genov znatno podaljšala življenjsko dobo kratkoživih črvov, medtem ko je življenjska doba najdlje živečih črvov ostala praktično nespremenjena.

Raziskovalci so opazili enake učinke na življenjsko dobo, obdobje življenja, preživeto v zdravju in ne le v fizičnem življenju. Izločitev samo enega od genov je bila dovolj za nesorazmerno izboljšanje zdravega staranja pri črvih s kratko življenjsko dobo.

»Ne gre za to, da bi ustvarili nesmrtne črve, temveč za to, da bi bil proces staranja pravičnejši, kot je zdaj. V bistvu počnemo to, kar počnejo zdravniki – vzamemo črve, ki bi poginili prej kot njihovi vrstniki, in jih naredimo bolj zdrave, s čimer jim pomagamo živeti bližje njihovi najdaljši možni življenjski dobi. Vendar to počnemo tako, da ciljamo na osnovne biološke mehanizme staranja, namesto da bi zdravili le bolne posameznike. Zaradi tega je populacija v bistvu bolj enotna in dlje živa,« je dejal dr. Nick Stroustrup, višji avtor študije in vodja ekipe v Centru za genomsko regulacijo.

Študija ne obravnava, zakaj onemogočanje genov očitno ne vpliva negativno na zdravje črvov.

"Več genov lahko medsebojno deluje, da zagotovi vgrajeno redundanco po določeni starosti. Morda je tudi, da posamezniki, ki živijo v varnem, udobnem okolju, kot je laboratorij, genov ne potrebujejo več. V težkih razmerah v divjini so ti geni morda bolj ključni za preživetje. To je le nekaj delujočih teorij," pravi dr. Eder.

Raziskovalci so do svojih odkritij prišli z razvojem metode, ki meri molekule RNK v različnih celicah in tkivih, ter jo združili z napravo "Lifespan Machine", ki hkrati spremlja celotno življenje tisočih ogorčic. Črvi živijo v petrijevki znotraj naprave, pod očesom skenerja.

Naprava snema ogorčice enkrat na uro in zbira obilico podatkov o njihovem vedenju. Raziskovalci nameravajo ustvariti podobno napravo za preučevanje molekularnih vzrokov staranja pri miših, katerih biologija je bolj podobna človeški.