دانشمندان چگونه می توانند راهی برای مقابله با پیری پیدا نمایند؟ - وبلاگ رابا

به گزارش وبلاگ رابا، مقابله با پیری و عوارض ناشی از آن همیشه هدفی بزرگ برای انسان ها بوده است و بسیاری از پژوهشگران سعی دارند تا راهی برای رسیدن به این هدف پیدا نمایند.

به گزارش وبلاگ رابا، دنیا به سرعت در حال پیشرفت علمی و ارائه نوآوری است اما از سویی، با افزایش مرگ و میر ناشی از بیماری های مزمن، شیوع اختلال در سبک زندگی و افزایش تأثیر استرس محیطی بر فرایند پیری نیز دست و پنجه نرم می نماید. افزایش سن، بر پیشروی بعضی از بیماری ها تأثیر می گذارد، انسان را مستعد ابتلا به بیماری های دیگر می نماید و در نهایت به مرگ منجر می گردد. بیماری ها، پیش بینی نماینده 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 به وسیله آن تحت تاثیر پیری قرار می گیرد، با تعادل بین آسیب سلولی و ترمیم سلول های آسیب دیده کنترل می گردد. هنگامی که آسیب سلولی از ظرفیت یک سلول برای ترمیم خود فراتر برود، پیر شدن ارگانیسم شروع می گردد.

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 می دهد. بدتر شدن عملکرد هموستازی، حساسیت ارگانیسم را نسبت به بیماری ها افزایش می دهد و علتی است مبنی بر اینکه پیری، پیامدهای نگران نماینده ای را برای سلامتی به همراه دارد.

از سوی دیگر، جهش در مواد ژنتیکی، ناهنجاری های کروموزومی و استعداد ژنتیکی، به بروز بیماری های کروموزومی، چند عاملی، تک ژنی، مسری و قابل انتقال یاری می نماید. استعداد ژنتیکی به ویژه در کنار شرایط محیطی موجب می گردد که بعضی 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 مکانیسم های خاصی که سلول ها به وسیله آن پیر می شوند، برای کشف روش هایی می توانند فرایند پیری را به تأخیر بیاندازند یا کند نمایند، موثر است. آنالیز نقش خاص ژنتیک در بیماری می تواند به توسعه درمان های ژنتیکی یاری کند که نه تنها بیماری را در انسان درمان می نمایند، بلکه از انتقال ژن های عامل بیماری به نسل های بعدی نیز جلوگیری می نمایند.

نقش جهش ژنتیکی در پیری و بروز بیماری

تجمع تدریجی آسیب DNA و بعلاوه بروز تغییرات در ساختار DNA، به تغییر ذاتی سلول و پیر شدن آن منجر می گردد. تغییرات DNA به تغییر یافتن پروتئین هایی می انجامد که به وسیله ژن ها بیان می شوند و این تغییر عملکرد سلول را در پی دارد. به علاوه، پروتئین هایی که ژن خاصی را رمزگذاری می نمایند، به عنوان واسطه های کلیدی پیری سلول و بروز پیری کلی شناسایی شده اند. یکی از این ژن های رمزگذاری نماینده پروتئین، مهارنماینده فعال نماینده پلاسمینوژن نوع I یا (PAI-I) است.

افزایش بیان این پروتئین، به عنوان یک عامل راهنمایی نماینده در پیشروی بسیاری از بیماری های آسیب زا در نظر گرفته می گردد و بعلاوه با بروز چند بیماری ناشی از افزایش سن همراه است. پیری اغلب با بیان بیش از مقدار PAI-I همراه است و همین موضوع PAI-I را به عنوان نشانگر و واسطه کلیدی پیری نشان می دهد.

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

با افزایش سن، این پروتئین در بافت های گوناگون بدن افزایش می یابد. علاوه بر این، تعیین 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(Werners syndrome) مشاهده می گردد.

آنالیز ها نشان داده اند که سطح PAI-I در فیبروبلاست های به دست آمده از جنین موش نسبت به فیبروبلاست های به دست آمده از موش های مسن تر، بالاتر است اما بیان بیش از مقدار PAI-I می تواند با بروز چاقی و مقاومت نسبت به انسولین در دیابت نوع دو، بیماری های قلبی-عروقی و بعلاوه، بیماری های التهابی مرتبط باشد.

مشاهده اثر این تغییرات در بروز پیری و آسیب شناسی های متعددی که با بیان بیش از مقدار PAI-I مرتبط هستند، به در نظر گرفتن کاربرد مهارنماینده های PAI-I انجامیده است که سطوح PAI-I را کاهش می دهند و بنابراین، به عنوان واسطه ای در فرآیندهای خطر مرتبط با PAI-I عمل می نمایند.

پژوهش دانشمندان چینی که در 23 دسامبر سال 2021 به چاپ رسید، ژن موسوم به FOXO3 را به عنوان یک تنظیم نماینده هموستاز معرفی کرد که قادر به ادغام چندین جهت سیگنال دهی است که نسبت به تغییرات محیطی، حساس هستند. این پژوهش نشان می دهد که FOXO3 با اثرات نامطلوب این چند جهت که ناشی از تغییرات بیرونی مانند استرس اکسیداتیو، استرس متابولیک و محرومیت از فاکتور رشد هستند، مقابله می نماید.

نتایج این پژوهش نشان داد که FOXO3، با طول عمر بالای انسان همراه است و به طور شگفت انگیزی، با کاهش عوارض ناشی از بیماری های قلبی-عروقی ارتباط دارد. بدین ترتیب، می توان گفت که FOXO3 نقش مهمی در نحوه پیری عروق ایفا می نماید. غیرفعال شدن FOXO3 در چندین بیماری عروقی مرتبط با افزایش سن نقش دارد. در آنالیز های تجربی، سلول های 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 بعضی از ژن های خاص، به مقاومت بیشتر در برابر استرس، کاهش سرعت تجمع آسیب و افزایش طول عمر می انجامد. به عنوان نمونه، جهش در ژنی که پروتئین موسوم به p66shc را رمزگذاری می نماید، مقاومت در برابر آپوپتوز ناشی از استرس اکسیداتیو را در سلول های کشت شده در آزمایشگاه افزایش می دهد.

درمان هایی که هورمون رشد را هدف قرار می دهند

برای درک مکانیسم هایی که دانشمندان به وسیله آنها می توانند طول عمر را افزایش دهند و سلامتی را بهبود ببخشند، ابتدا باید ژن های خاصی تجزیه و تحلیل شوند که در طول عمر و محافظت در برابر بیماری نقش دارند. پژوهش های بسیاری روی موش ها صورت گرفته اند تا تغییرات ژنتیکی خاصی را نشان دهند که می توانند فرایند پیری را به تعویق بیندازند.

بعضی از پژوهش ها این نظریه را مطرح نموده اند که رشد جسمی و پیری، با حضور هورمون رشد مرتبط است که گیرنده روی سلول را فعال می نماید و به فراوری فاکتور رشد شبه انسولین 1 (IGF-1) و رشد کردن می انجامد. پژوهشگران، نقش این هورمون در پیری را روی موش ها نشان داده اند.

بعضی از پژوهش ها این نظریه را مطرح نموده اند که رشد جسمی و پیری، با حضور هورمون رشد مرتبط است که گیرنده روی سلول را فعال می نماید و به فراوری فاکتور رشد شبه انسولین 1 (IGF-1) و رشد کردن می انجامد. پژوهشگران، نقش این هورمون در پیری را روی موش ها نشان داده اند.

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

نقش هورمون رشد در پیری پستانداران همیشه در پژوهش های بالینی و تجربی آنالیز شده است. کاهش هورمون رشد ناشی از افزایش سن، به عنوان نشانه ای از پیری عصبی غدد درون ریز و بعلاوه، به عنوان یکی از علل تغییر ترکیب بدن و سایر نشانه های ناخوشایند پیری در نظر گرفته می گردد.

از سوی دیگر، پژوهش هایی که روی موش ها و انسان ها صورت گرفته اند، نشان می دهند که افزایش یافتن هورمون رشد تا سطح آسیب زا می تواند 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 نموده است.

روابط پیچیده بین سیگنال دهی هورمون رشد و پیری پستانداران، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب می نماید. پژوهشی که در سال 2021 به وسیله پژوهشگران دانشگاه ایلینوی جنوبی (SIU) انجام شد، شواهدی را در بر دارد که نشان می دهند تأثیر هورمون رشد بر حفظ ژنوم در سلول های طبیعی نسبت به سلول های سرطانی، به شدت فرق دارد. این نتایج نشان می دهند که هورمون رشد در فرایند پیری و پیشروی سرطان نقش دارد.

پژوهشی که در 16 دسامبر سال 2021 در مرکز پزشکی سیدرز ساینای(Cedars-Sinai Medical Center) آمریکا انجام شد، نشان می دهد که سطح هورمون رشد، با افزایش سن روده بزرگ تغییر می نماید. این کشف می تواند به توسعه یک درمان تازه ضد پیری یاری کند. این پژوهش که در مجله Cell Reports به چاپ رسید، سرنخ های مهمی را در خصوص چگونگی فعال شدن هورمون رشد ارائه می دهد.

درمان های مبتنی بر سلول های بنیادی

سلول های بنیادی می توانند به وسیله جایگزینی سلول های آسیب دیده، در بازسازی اندام ها و بافت های بدن نقش داشته باشند. با افزایش سن، مقدار آسیب سلولی از ظرفیت سلول های بنیادی بیشتر می گردد. این موضوع، راه را برای توسعه درمان های ضد پیری باز می نماید که مستقیما سلول های بنیادی را هدف قرار می دهند و توالی های دخیل در بازسازی را فعال می نمایند.

این روش هدفمند ممکن است با ترمیم آسیب، شرایط سلول را بهبود ببخشد. علاوه بر این، آسیب کل اندام ها را می توان با جایگزینی کامل اصلاح کرد. این اندام های تازه، از سلول های بنیادی که هنگام تولد از بند ناف برداشت شده اند، پرورش می یابند. این سلول ها ظرفیت تبدیل شدن به هر سلولی را در بدن انسان دارند. دانشمندان می توانند این سلول ها را در دمای پایین ذخیره نمایند و آنها را برای پرورش اندام ها در مراحل بعدی به کار ببرند. این قابلیت، امکان جایگزینی هر عضو یا بافتی را در بدن انسان فراهم می نماید.

سستی ناشی از پیری، یک سندروم پیچیده سالمندی است که با افزایش سن شیوع بیشتری می یابد و به علت پیامدهای نامطلوب مکرر، یک مشکل عمده برای سلامتی به شمار می رود. سستی با ایجاد اختلال در هموستاز فیزیولوژیکی و کاهش تدریجی شرایط سلامتی تعیین می گردد. عوامل گوناگونی در ایجاد سستی ناشی از افزایش سن نقش دارند که از میان آنها می توان به بی ثباتی ژنوم، آسیب DNA، تغییرات اپی ژنتیک و فرسودگی سلول های بنیادی اشاره نمود.

پژوهشی که در سال 2021 در دانشگاه پزشکی گوئیژو(Guizhou Medical University) چین صورت گرفته است، نشان می دهد که شاید بتوان از سلول های بنیادی مزانشیمی در درمان سستی ناشی از پیری استفاده کرد. سلول های بنیادی مزانشیمی می توانند آسیب های ناشی از پیری را بازسازی نمایند و خواص ضد التهابی داشته باشند. پیوند سلول های بنیادی مزانشیمی به عنوان یک راهبرد درمانی امیدوارنماینده برای رسیدگی به مسائل ناشی از پیری، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب نموده است.

سلول های بنیادی مزانشیمی می توانند آسیب های ناشی از پیری را بازسازی نمایند و خواص ضد التهابی داشته باشند. پیوند سلول های بنیادی مزانشیمی به عنوان یک راهبرد درمانی امیدوارنماینده برای رسیدگی به مسائل ناشی از پیری، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب نموده است.

دانشمندان آمریکایی در پژوهشی که در هفتم مه سال 2021 انجام شد، نشان دادند که استفاده از سلول های بنیادی مزانشیمی می تواند به عنوان راهبردی برای درمان پیری پوست به کار برود. دانشمندان در این پروژه، بعضی از شواهد مربوط به درمان با سلول های بنیادی مزانشیمی را برای بهبود ساختار و عملکرد پوست سالخورده مورد آنالیز قرار دادند. نتایج این پژوهش نشان می دهند که از این نوع سلول های بنیادی می توان برای ترمیم و جوان سازی پوست در حال پیری استفاده کرد.

سلول های بنیادی بالغ، هموستاز و بازسازی بافت را حفظ می نمایند. کاهش عملکرد آنها اغلب با افزایش سن مرتبط است که با از دست دادن پیش فراینده عملنمودهای فیزیولوژیکی در چندین بافت و اندام تعیین می گردد. پژوهشگران کالج دانشگاهی لندن (UCL) در پژوهشی که در 21 نوامبر سال 2021 انجام شد، نشان دادند که سلول های بنیادی به دست آمده از عضلات اسکلتی می توانند به عنوان راهبردی برای مقابله با پیری مورد استفاده قرار بگیرند.

نقش ژن درمانی در مقابله با بیماری ها

دانشمندان با اصلاح نقایص ژن در سلول یا معرفی ژن های تازه به سلول می توانند از ژن درمانی برای درمان اختلالات بدن انسان استفاده نمایند. آنها می توانند با برش ژن های معیوب و جایگزین کردن ژن های تازه، نقایص و اختلالات را رفع نمایند.

علاوه بر این، از این فناوری می توان برای حذف ژن های معیوب به منظور جلوگیری از انتقال آنها به نسل های بعدی استفاده کرد. پیش بینی می گردد که دانشمندان در آینده بتوانند با ایجاد یک کروموزوم مصنوعی که بیان ژن آن می تواند به دلخواه صورت بگیرد، از بروز چنین معایبی در نسل های بعدی جلوگیری نمایند. این فناوری، روش تازهی برای بیان ژن ارائه می دهد و بیان ژن های معیوب را محدود می نماید.

این کار طی فرآیندی صورت می گیرد که در پی جداسازی ژن معیوب به واسطه ساختن یک نقشه ژنتیکی کامل از شخص، توسعه DNA نوترکیب و شبیه سازی این DNA در میزبان انجام می گردد. سپس، بیان این ژن های شبیه سازی شده را می توان نسبت به ژن های معیوب در اولویت قرار داد.

بعلاوه، دانشمندان می توانند مسائلی مانند بیماری های قلبی-عروقی و سرطان را حل نمایند، واکسن هایی برای پیشگیری از ایدز ارائه دهند و به کاهش مالاریا در کشورهای در حال توسعه یاری نمایند. در خصوص بیماری های قلبی-عروقی، دانشمندان می توانند از روش تقسیم سریع سلول های سرطانی استفاده نمایند و نحوه تقسیم مجدد را به سلول های قلب بیاموزند.

پژوهشگران دانشگاه هاروارد(Harvard University)، روش درمانی تازهی ابداع نموده اند که می تواند در توقف فرایند پیری موثر باشد. پژوهش های علمی بسیاری در خصوص تلومرها(telomeres) که پایانه های فیزیکی کروموزوم های خطی هستند، صورت گرفته است. این پایانه ها هنگام تقسیم شدن سلول، کوتاه تر می شوند اما پژوهشگران امیدوارند که روزی بتوانند با دخالت در این فرآیند، فرایند پیری و بیماری های ناشی از آن را تنظیم نمایند. پژوهشگران دانشگاه هاروارد، مجموعه ای از مولکول های کوچک را کشف نموده اند که می توانند طول تلومر را در موش ها بازگردانند. پژوهشگران تصمیم گرفتند که ایمنی این روش درمان و تاثیر آن را در هدف قرار دادن سلول های بنیادی حامل مواد مورد نظر برای تشکیل تلومراز آنالیز نمایند. آنها در مرحله بعدی آزمایش های خود، سلول های بنیادی انسان را به بدن موش ها وارد کردند و آنها را با ترکیبات تازه مورد درمان قرار دادند. با این روش، طول تلومر در سلول های بنیادی بازگشت و اثر بیماری در موش ها دیده نشد.

پژوهشگران دانشگاه هاروارد(Harvard University)، روش درمانی تازهی ابداع نموده اند که می تواند در توقف فرایند پیری موثر باشد.

محدودیت ها

به رغم مزایای قابل توجه فراهم شده به وسیله ژنتیک و استفاده از آن در بهبود طول عمر، کاربردهای خاص این روش با اعتراضاتی روبرو شده است که آنها را غیراخلاقی و مختل نماینده فرآیندهای عادی زندگی می دانند. یکی از این راهبردها که برداشتن سلول های بنیادی پرتوان از بلاستوسیست به منظور رشد بافت های بدن را شامل می گردد، 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 نسل های آینده به همراه داشته باشد. هیچ روش دقیقی برای پیش بینی قطعی تأثیری که پیوند ژن های خاص بر زندگی خواهد داشت، وجود ندارد و دانشمندان ممکن است ناخواسته در اجزای حیاتی بدن انسان تداخل ایجاد نمایند.

اگر اصلاح ژنتیکی به کار رفته روی موش ها که با پیامدهای منفی همراه بوده است، روی انسان به کار گرفته گردد، 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 شرکت های بیمه منجر گردد و براساس استعداد شخص نسبت به بیماری های خاص که درمان آنها اغلب پرهزینه و سخت است، تبعیض را به همراه داشته باشد.

افزایش امید به زندگی

به رغم محدودیت های اخلاقی که دانشمندان در اجرای بعضی از فناوری های مبتنی بر مهندسی ژنتیک با آنها روبرو هستند، این فناوری ها امید به زندگی آینده را برای انسان ها به همراه دارند. بسیاری از بیماری هایی که عامل مقدار قابل توجهی از موارد مرگ و میر به شمار می فرایند، با ژنتیک مرتبط هستند و این ارتباط، راهبردهای موثری را برای مدیریت بیماری ها ارائه می دهد.

این فناوری ها می توانند افزایش امید به زندگی و تاخیر در مرگ و میر را به همراه داشته باشند. علاوه بر این، شناسایی ژن های خاص و پروتئین هایی که آنها رمزگذاری می نمایند و بعلاوه تعیین کردن عوارض جانبی مرتبط با پیوند زدن، برش دادن و اصلاحات ژن، توسعه درمان های ضد پیری را تسهیل می نماید و سبب می گردد تا عوارض جانبی ناخواسته به وجود نیایند.