შეიქმნა ადამიანის ბიოლოგიური ასაკის შეფასების უფრო ზუსტი მეთოდი
იერუსალიმის ევროპული უნივერსიტეტის მეცნიერებმა შეიმუშავეს ბიოლოგიური ასაკის შეფასების ზუსტი მეთოდი, რომელიც არ საჭიროებს გენომის სრულ ანალიზს. კვლევის შედეგები გამოქვეყნდა ჟურნალ Cell Reports-ში.
სხვა მეთოდებისგან განსხვავებით, რომლებიც მოითხოვს გენეტიკური მასალის დიდი რაოდენობით ანალიზს, MAgeNet აფასებს დნმ-ის მხოლოდ ორ მცირე უბანს, სადაც გროვდება ე.წ. მეთილირების „ნიშნები“.
ეს პროცესი გულისხმობს დნმ-ის მოლეკულებში მეთილის ჯგუფების დამატებას, რაც არ ცვლის თავად გენის თანმიმდევრობას, არამედ არეგულირებს მათ აქტივობას. ასაკთან ერთად, მეთილირების „ნიმუში“ სულ უფრო და უფრო დამახასიათებელი ხდება, რაც შესაძლებელს ხდის იმის დადგენას, თუ რამდენად „გაცვეთილია“ ადამიანის სხეული.
ცვლილებების გასაშიფრად, მკვლევარებმა გამოიყენეს ხელოვნური ინტელექტი, რომელიც ავარჯიშებდა ნეირონულ ქსელებს დაბერების მოლეკულური „ხელმოწერების“ წასაკითხად. ამან შესაძლებელი გახადა 50 წლამდე ასაკის ადამიანების ბიოლოგიური ასაკის შეფასებისას მინიმალური ცდომილების (1.36 წელი) მიღწევა.
გენეტიკოსები ადამიანის ძილთან დაკავშირებული დნმ-ის ფარულ ძალებს იკვლევენ
ზამთრის ძილის მდგომარეობაში მყოფ ძუძუმწოვრებს აქვთ სპეციალური გენები, რომლებიც არეგულირებენ მათ მეტაბოლიზმს, როდესაც ისინი ამ უნიკალურ, დაბალი ენერგიის მდგომარეობაში გადადიან. ადამიანებსაც აქვთ ეს კონკრეტული დნმ, რომელიც დაკავშირებულია ჰიბერნაციასთან (ძილის მდგომარეობასთან). წინასწარი კვლევები ვარაუდობენ, რომ ამ კონკრეტული დნმ-ის გამოყენება შეიძლება დაეხმაროს ადამიანებში დაავადებების მკურნალობას.
კვლევის უფროსმა ავტორმა, იუტას უნივერსიტეტის ადამიანის გენეტიკის პროფესორმა, კრისტოფერ გრეგმა, Live Science-ს განუცხადა, რომ ჰიბერნაცია იძლევა ბიომეტრიულად სხვადასხვა მნიშვნელოვანი სუპერძალების ერთობლიობას.
მაგალითად, თრიებს შეიძლება განუვითარდეთ შექცევადი ინსულინრეზისტენტობა, რაც მათ ეხმარება სწრაფად მოიმატონ წონაში ჰიბერნაციამდე, მაგრამ იწყებენ კლებას ჰიბერნაციის დროს. ჰიბერნაციაში მყოფ ცხოველებში ამ მექანიზმის მუშაობის უკეთ გაგება შეიძლება სასარგებლო იყოს ტიპი 2 დიაბეტისთვის დამახასიათებელი ინსულინრეზისტენტობის წინააღმდეგ ბრძოლაში. ჰიბერნაციაში მყოფი ცხოველები ასევე იცავენ თავიანთ ნერვულ სისტემას დაზიანებისგან, რომელიც შეიძლება გამოწვეული იყოს სისხლის მიმოქცევის უეცარი ცვლილებებით.
„როდესაც ისინი ჰიბერნაციის ძილიდან გამოდიან, მათი ტვინი კვლავ სისხლით ივსება“, - თქვა გრეგმა. „ხშირად ეს იწვევს სერიოზულ დაზიანებას, როგორიცაა ინსულტი, მაგრამ მათ ისწავლეს ამ დაზიანების თავიდან აცილება“.
გრეგი და მისი კოლეგები თვლიან, რომ ადამიანებში ჰიბერნაციასთან დაკავშირებული გენების გააქტიურებამ შეიძლება მსგავსი სარგებელი მოგვცეს.
ჰიბერნაციის გენების „ცენტრი“
ჟურნალ „Science“-ში გამოქვეყნებულ ორ კვლევაში გრეგმა და მისმა გუნდმა გამოავლინეს ჰიბერნაციასთან დაკავშირებული გენების მაკონტროლებელი ძირითადი ბერკეტები და აჩვენეს, თუ როგორ განსხვავდებიან ისინი ცხოველებში, რომლებიც იძინებენ ზამთრის ძილით და რომლებიც არ იძინებენ. შემდეგ მათ გამოიყენეს ლაბორატორიული ექსპერიმენტები ლაბორატორიულ თაგვებში ამ ბერკეტების მოხსნის ეფექტების შესასწავლად.
მიუხედავად იმისა, რომ თაგვები არ იძინებენ, მათ შეუძლიათ შევიდნენ ძილის მდგომარეობაში, რომლის დროსაც მათი მეტაბოლიზმი, მოძრაობა და სხეულის ტემპერატურა ქვეითდება. ეს მდგომარეობა, როგორც წესი, ერთ დღეზე ნაკლებ ხანს გრძელდება, მინიმუმ ექვსი საათის განმავლობაში შიმშილის შემდეგ. ამან თაგვები შესაფერის გენეტიკურ მოდელად აქცია ამ ეფექტების შესასწავლად.
კვლევის სამიზნე დნმ-ის რეგიონები განლაგებულია გენების კლასტერთან ახლოს, რომელსაც ცხიმის მასასთან და სიმსუქნესთან ასოცირებული ლოკუსი ანუ FTO ლოკუსი ეწოდება და რომელიც ასევე გვხვდება ადამიანებში. ამ კლასტერში აღმოჩენილი გენის ვარიანტები დაკავშირებულია სიმსუქნისა და მასთან დაკავშირებული დაავადებების გაზრდილ რისკთან. ზოგადად, ცნობილია, რომ FTO ლოკუსი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მეტაბოლიზმის, ენერგიის ხარჯვისა და სხეულის წონის კონტროლში.
CRE-ების მოშორებით, მკვლევარებმა შეძლეს თაგვების წონის, მეტაბოლური სიჩქარისა და კვების ქცევის შეცვლა. ზოგიერთი მოშორება (გენეტიკური ანომალია, რომლის დროსაც ქრომოსომის ან დნმ-ის თანმიმდევრობის მონაკვეთი ამოღებულია) აჩქარებდა ან ანელებდა წონის მატებას, ზოგი კი ზრდიდა ან ამცირებდა მეტაბოლურ სიჩქარეს, ზოგიერთმა კი გავლენა მოახდინა იმაზე, თუ რამდენად სწრაფად აღდგა თაგვების სხეულის ტემპერატურა ძილიდან გამოსვლის შემდეგ, განაცხადეს მკვლევარებმა.
ეს აღმოჩენა იმედისმომცემია, განსაკუთრებით იმის გათვალისწინებით, რომ ცნობილია, რომ FTO ლოკუსი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ადამიანებში სიმსუქნეში.
დედალი თაგვებიდან ერთი CRE-ის - E1-ის - ამოღებამ გამოიწვია მათი უფრო მეტი წონის მატება ცხიმიანი დიეტის დროს, ვიდრე საკონტროლო ჯგუფმა, რომელმაც შეინარჩუნა მთელი დნმ. კიდევ ერთი CRE-ს, E3-ის სახელით ცნობილი უბნის მოცილებამ შეცვალა როგორც მამრი, ასევე მდედრი თაგვების კვების ქცევა, მათ შორის, თუ როგორ ეძებდნენ ისინი გალიებში დამალულ საკვებს.
უცნობი საკითხები, რომლებიც უნდა გადაიჭრას
კვლევის ავტორებმა განაცხადეს, რომ მათი დასკვნები შეიძლება გამოყენებულ იქნას ადამიანებზეც, რადგან მთავარი გენები ძუძუმწოვრებში დიდად არ განსხვავდება.
„საქმე ისაა, რომ ძუძუმწოვრები ამ გენებს სხვადასხვა დროს, სხვადასხვა ხანგრძლივობით და სხვადასხვა კომბინაციით რთავენ და თიშავენ, რაც სხვადასხვა სახეობის შემადგენელი ნაწილია“, - თქვა გრეგმა.
თუმცა, ეს ნამდვილად არ არის ისეთი მარტივი, როგორც ადამიანის დნმ-ში იგივე ცვლილებების შეტანა.
„ადამიანებს არ შეუძლიათ შიმშილით გამოწვეული ძილის მდგომარეობაში მოხვედრა, სწორედ ამიტომ იყენებენ ეს კვლევები თაგვებს“, - თქვა ჯოანა კელმა, კალიფორნიის უნივერსიტეტის ფუნქციური გენომიკის პროფესორმა, სანტა კრუზში.
მისი თქმით, ამჟამინდელი კვლევა ნამდვილად მიუთითებს ახალ მიმართულებაზე, თუ როგორ ესმით მეცნიერებს გენეტიკური მექანიზმები, რომლებიც იწვევს ცვლილებებს ზამთრის ძილში მყოფ ცხოველებში ერთი წლის განმავლობაში. თაგვებში ტორპორი გამოწვეულია შიმშილით, ხოლო ნამდვილ ზამთრის ძილს იწვევს ჰორმონალური და სეზონური ცვლილებები და ორგანიზმის შინაგანი საათი. ამგვარად, მიუხედავად იმისა, რომ კვლევაში გამოვლენილი CRE-ები და გენები, სავარაუდოდ, მეტაბოლური ინსტრუმენტების კრიტიკული ნაწილებია, რომლებიც შიმშილზე რეაგირებენ, შესაძლოა ისინი არ იყვნენ მთავარი გადამრთველი, რომელიც ჩართავს ან გამორთავს ჰიბერნაციას.
მიუხედავად ამისა, ამ ფუნდამენტური მექანიზმების იდენტიფიცირება თაგვის მოდელში ფასდაუდებელია მომავალი კვლევებისთვის.
გრეგმა ხაზგასმით აღნიშნა, რომ ჯერ კიდევ ბევრი რამ არის შესასწავლი, მათ შორის, თუ რატომ აქვს ზოგიერთი უბნის მოშორებას განსხვავებული ეფექტი მდედრ თაგვებში მამრებთან შედარებით და როგორ შეიძლება თაგვებში კვების ქცევის ცვლილებები აისახოს ადამიანებზე. გუნდი ასევე გეგმავს შეისწავლოს, თუ რა ხდება, როდესაც თაგვებში ერთდროულად წაიშლება ჰიბერნაციასთან დაკავშირებული რამდენიმე CRE.
გრეგის თქმით, ერთ-ერთი შესაძლებლობაა, რომ ჰიბერნაციის გენის აქტივობა ადამიანებში წამლებით შეიცვალოს. იდეა იმაში მდგომარეობს, რომ ამ მიდგომამ შეიძლება უზრუნველყოს ამ გენების აქტივობასთან დაკავშირებული სარგებელი, როგორიცაა ნეიროპროტექცია, ჰიბერნაციის საჭიროების გარეშე.
„ეს არ არის მხოლოდ ეპიგენეტიკური საათი, არამედ რთული მექანიზმი, რომელშიც შემთხვევითი ფაქტორები ერწყმის მკაფიო ნიმუშებს“, - განმარტა კვლევის ხელმძღვანელმა, პროფესორმა იუვალ დორმა.
უფრო მეტიც, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ დაბერების პროცესი დნმ-ში არათანაბრად, მაგრამ „რყევებით“ აღირიცხება, თითქოს უჯრედები დროდადრო ამოწმებენ თავიანთ შინაგან საათს.
მეცნიერების თქმით, მედიცინაში ახალი ტექნიკის გამოყენება ექიმებს დაეხმარება უფრო ზუსტად შეაფასონ პაციენტის ბიოლოგიური ასაკი, დაადგინონ დიაბეტის, დემენციის ან გულ-სისხლძარღვთა დაავადებების განვითარების რისკები. გერონტოლოგიის სფეროში MAgeNe-მ შესაძლოა გახსნას შესაძლებლობა იმის შესწავლისა, თუ როგორ მოქმედებს ცხოვრების წესი, დიეტა ან მედიკამენტები უჯრედულ პროცესებზე.
მეთოდის კიდევ ერთი უპირატესობა მისი დაბალი ღირებულებაა. რადგან ის მოითხოვს დნმ-ის მხოლოდ ორი ნაწილის ანალიზს, ის მნიშვნელოვნად იაფია, ვიდრე მთელი გენომის სეკვენირება. თუმცა, ჯერჯერობით, ის ჯანმრთელ მოხალისეებზეა გამოცდილი. მეცნიერებმა ჯერ კიდევ უნდა შეამოწმონ, რამდენად ზუსტად მუშაობს MAgeNet იმ პაციენტების გენომებთან, რომლებსაც აქვთ მძიმე დაავადებები, რომლებშიც შეიძლება დაირღვეს მეთილირების სქემა.