رازهای سلولی پیری توسط محققان کشف شد

تحقیقات جدید نشان داده است که چگونه تغییرات ژنتیکی که در طول زندگی به آرامی در سلول های بنیادی خون انباشته می شوند، احتمالاً مسئول تغییرات چشمگیر در تولید خون پس از سن 70 سالگی هستند.

این مطالعه توسط دانشمندان مؤسسه Wellcome Sanger، Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute و همکارانش، امروز در مجله منتشر شده است. طبیعت، و نظریه جدیدی را در مورد پیری پیشنهاد می کند.

تمام سلول های انسان در طول زندگی تغییرات ژنتیکی به دست می آورند که به عنوان جهش جسمی شناخته می شود. پیری احتمالاً به دلیل انباشته شدن چندین نوع آسیب به سلول های ما در طول زمان ایجاد می شود، با یک نظریه این است که ایجاد جهش های جسمی باعث می شود سلول ها به تدریج ذخیره عملکردی خود را از دست بدهند. با این حال، در حال حاضر مشخص نیست که چگونه چنین تجمع تدریجی آسیب مولکولی می تواند به وخامت ناگهانی عملکرد اندام های ما پس از سن 70 سالگی تبدیل شود.

برای بررسی این روند پیری، تیمی از موسسه Wellcome Sanger، موسسه سلول‌های بنیادی کمبریج و همکارانش تولید سلول‌های خونی از مغز استخوان را مورد بررسی قرار دادند و 10 فرد را در محدوده سنی از نوزادان تا سالمندان مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. آنها کل ژنوم 3579 سلول بنیادی خون را توالی یابی کردند و تمام جهش های جسمی موجود در هر سلول را شناسایی کردند. این تیم از این برای بازسازی «درختان خانواده» سلول‌های بنیادی خون هر فرد استفاده کرد و برای اولین بار دیدگاهی بی‌طرفانه از روابط بین سلول‌های خونی و چگونگی تغییر این روابط در طول عمر انسان نشان داد.

محققان دریافتند که این “درختان خانواده” پس از سن 70 سالگی به طرز چشمگیری تغییر کردند. تولید سلول های خونی در بزرگسالان زیر 65 سال از 20000 تا 200000 سلول بنیادی بود که هر کدام تقریباً به مقدار مساوی کمک می کردند. در مقابل، تولید خون در افراد بالای 70 سال بسیار نابرابر بود. یک مجموعه کاهش یافته از کلون سلول های بنیادی گسترش یافته – به تعداد 10 تا 20 – تقریباً نیمی از کل تولید خون در هر فرد مسن مورد مطالعه را شامل می شود. تعداد این سلول‌های بنیادی بسیار فعال به تدریج در طول زندگی آن فرد افزایش یافته بود که ناشی از زیرمجموعه‌ای نادر از جهش‌های جسمی معروف به «جهش‌های محرک» بود.

این یافته‌ها تیم را به ارائه مدلی سوق داد که در آن تغییرات مرتبط با سن در تولید خون ناشی از جهش‌های جسمی است که باعث می‌شود سلول‌های بنیادی «خودخواه» بر مغز استخوان در افراد مسن تسلط پیدا کنند. این مدل، با معرفی مداوم جهش‌های محرک که باعث رشد کلون‌های تغییر یافته از نظر عملکردی در طی دهه‌ها می‌شود، تغییر چشمگیر و اجتناب‌ناپذیر به کاهش تنوع جمعیت سلول‌های خونی پس از سن ۷۰ سالگی را توضیح می‌دهد. و بنابراین این مدل همچنین تغییرات مشاهده شده در خطر بیماری و سایر ویژگی ها را در افراد مسن توضیح می دهد. مطالعه دوم، همچنین امروز در طبیعت، بررسی می کند که چگونه جهش های مختلف محرک فردی بر نرخ رشد سلول در طول زمان تأثیر می گذارد.

دکتر امیلی میچل، مسئول ثبت خون در بیمارستان آدنبروک، Ph.D. دانشجوی موسسه Wellcome Sanger و محقق اصلی این مطالعه گفت: “یافته‌های ما نشان می‌دهد که تنوع سلول‌های بنیادی خون در سنین بالاتر به دلیل انتخاب مثبت کلون‌های با رشد سریع‌تر با جهش‌های محرک از بین می‌رود. در بسیاری از موارد این افزایش تناسب اندام در سطح سلول‌های بنیادی احتمالاً هزینه دارد – توانایی آنها برای تولید سلول‌های خونی بالغ عملکردی مختل می‌شود، بنابراین توضیح می‌دهیم که از دست دادن عملکرد مرتبط با افزایش سن در سیستم خونی توضیح داده می‌شود.

دکتر الیزا لاورنتی، استادیار و استادیار انجمن سلطنتی Wellcome Sir Henry Dale Fellow در موسسه سلول های بنیادی Wellcome-MRC Cambridge در دانشگاه کمبریج، و محقق ارشد مشترک در این مطالعه، گفت: “عواملی مانند التهاب مزمن، سیگار کشیدن، عفونت و شیمی درمانی باعث رشد زودتر کلون هایی با جهش های محرک سرطان می شود. ما پیش بینی می کنیم که این عوامل همچنین باعث کاهش تنوع سلول های بنیادی خون مرتبط با افزایش سن می شوند. ممکن است عواملی نیز وجود داشته باشند که ممکن است این روند را کاهش دهند. ما اکنون وظیفه هیجان‌انگیز این است که بفهمیم این جهش‌های تازه کشف‌شده چگونه بر عملکرد خون در افراد مسن تأثیر می‌گذارند، بنابراین می‌توانیم یاد بگیریم که چگونه خطر بیماری را به حداقل برسانیم و پیری سالم را ارتقا دهیم.»

دکتر پیتر کمپبل، رئیس برنامه سرطان، پیری و جهش جسمی در موسسه Wellcome Sanger، و محقق ارشد این مطالعه، گفت: “ما برای اولین بار نشان دادیم که چگونه انباشته شدن جهش ها در طول زندگی منجر به جهش می شود. تغییر فاجعه بار و اجتناب ناپذیر در جمعیت سلول های خونی پس از 70 سالگی. آنچه در مورد این مدل بسیار هیجان انگیز است این است که ممکن است در سایر سیستم های اندام نیز کاربرد داشته باشد. بدن – ما می دانیم که این می تواند خطر ابتلا به سرطان را افزایش دهد، اما می تواند به سایر تغییرات عملکردی مرتبط با افزایش سن نیز کمک کند.