بازگشت بینایی موش‌های کور با معکوس کردن ساعت بیولوژیکی

محققان توانسته‌اند در موش‌هایی که آسیب شبکیه داشته‌اند بینایی را به حالت اول برگردانند.این روش با کمک تنظیم مجدد هزاران ماده شیمایی که به DNA سلول متصل می‌شوند انجام شده است. اتصال این مواد در طول زمان باعث کندتر شدن عملکرد DNA می‌شود.

نتایج این مطالعه در روزهای اخیر در سایت معتبر «نیچر» منتشر شده است. این روش رویکردی جدید برای معکوس کردن کاهش عملکرد سلول در اثر پیری است و با برنامه ریزی مجدد برخی سلول‌ها به یک حالت «جوان تر» صورت می‌گیرد که در آن سلول‌ها توانایی بهتری برای ترمیم یا جایگزینی بافت‌هایی آسیب دیده دارند. «خوان کارلوس ایزپیسوا بلمونته»، زیست شناس رشد در انستیتوی مطالعات بیولوژیک سالک در «لاهویا» کالیفرنیا، که در این مطالعه نقش نداشت می‌گوید :

«این نتایج به وضوح نشان می‌دهد که بازسازی بافت‌ها در پستانداران می‌تواند بهتر انجام شود، این یک نقطه عطف مهم در این زمینه است.»

اما بعضی از محققان هشدار می‌دهند که این کار تاکنون فقط در موش‌ها انجام شده است و باید دید که آیا این روش در انسان‌ها ویا سایر بافت‌ها و اندام‌هایی که به مرور زمان تخریب می‌شوند، قابل انجام است یا نه؟

رویکرد بصری

پیری به روش‌های بی شماری بر بدن تأثیر می‌گذارد که از جمله آنها می‌توان به افزودن، حذف یا تغییر گروه‌های شیمیایی مانند متیل‌ها بر روی DNA و تلومر‌ها  اشاره کرد که در ادامه توضیح داده شده است.  تلومرها با تنظیم پاسخ سلولی به استرس و تحریک رشد بر اساس تقسیم سلولی قبلی و آسیب DNA نقش اصلی را در سرنوشت و پیری سلول بازی می‌کنند. این تلومر‌ها واحد‌های خود DNA هستند که پس از هر تقسیم به انتها‌های کروموزمی اتصال می‌یابند و باعث جلوگیری از فعال شدن مسیرهای باسازی DNA می‌شوند.

با هر تقسیم سلولی تلومر‌ها افزایش می‌یابند و در نتیجه ترمیم DNA پس از هر بار تقسیم کندتر می‌شود. این تغییرات «اپی ژنتیک» با افزایش سن فرد بیشتر می‌شوند و برخی از محققان پیشنهاد کرده‌اند که این دگرگونی را باید به عنوان راهی برای کالیبراسیون ساعت مولکولی برای اندازه گیری سن بیولوژیکی دنبال کرد؛ ارزیابی که ساییدگی بیولوژیکی را در نظر می‌گیرد و می‌تواند با سن تقویمی متفاوت باشد.

این تئوری این احتمال را افزایش داده است که تغییرات اپی ژنتیکی در ارتباط با پیری هستند. اینجا یک سوال مطرح می‌شود: اگر تغییرات اپی ژنتیکی عامل افزایش سن باشد ، آیا می‌توانید اپی ژنوم را دوباره تنظیم کنید؟ «دیوید سینکلر»، متخصص ژنتیک در دانشکده پزشکی هاروارد در بوستون ماساچوست و یکی از نویسندگان مشترک مطالعه مذکور معتقد است که جواب این سوال مثبت است.

در سال 2016 ، بلمونته و همکارانش نشان دادند بیان چهار ژن در موش‌هایی که با مهندسی ژنتیک تغییر داده شده بودند، باعث تسریع روند پیری در آنها شده است. تحریک این ژن‌ها می‌تواند باعث شود سلول‌ها هویت تکاملی خود را از دست بدهند و مثلا سلول پوستی مانند یک سلول پوستی عمل نکرده و مانند یک سلول بنیادی رفتار کند. اما تیم بلمونته به جای اینکه ژن‌ها را روشن کرده و آنها را به همین ترتیب رها کند ، فقط برای چند روز آنها را روشن کرد و سپس دوباره آنها را خاموش کرد، به این امید که سلول‌ها را به حالت جوان تر برگرداند بدون اینکه هویت آنها را پاک کند.

نتیجه این شد موشها آهسته تر پیر می‌شدند و دارای الگویی از علائم اپی ژنتیک بودند که نشانگر حیوانات جوانتر است. اما این تکنیک معایبی داشت: مطالعات قبلی نشان داده بود که اگر ژن‌ها نسخه‌های اضافی داشته باشند یا برای مدت طولانی بیان شوند (روشن باشند) ، در بعضی از موش‌ها تومور ایجاد می‌شود.

سوئیچ ژنتیکی

«یوانچنگ لو» ، متخصص ژنتیک در آزمایشگاه «سینکلر» به دنبال راهی مطمئن تر برای جوان سازی سلول‌ها بود. وی یکی از چهار ژن مورد استفاده توسط تیم بلمونته را که با سرطان در ارتباط بود، حذف کرد و سه ژن باقیمانده را در ویروسی قرار داد که می‌تواند آنها را به سلول‌ها منتقل کند. وی همچنین سوئیچی داشت که به وی امکان می‌داد ژن‌ها را با کمک مایعی که با یک نوع دارو مخلوط شده بود، روشن کند و با قطع دارو ژن‌ها را دوباره خاموش می‌کرد.

از آنجا که پستانداران توانایی بازسازی سیستم عصبی مرکزی را در اوایل رشد از دست می‌دهند، لو و همکارانش تصمیم گرفتند روش خود را در رابطه با سیستم اعصاب مرکزی آزمایش کنند. آنها اعصاب شبکیه چشم موش‌ها را برداشته و ابتدا ویروس را به چشم تزریق کردند تا ببینند آیا بیان این سه ژن به موش‌ها امکان بازسازی اعصاب آسیب دیده را فراهم می‌کند. این مطالعه تاکنون انجام نگرفته بود. لو وقتی دید که یکی از اعصاب چشم موش‌ها شروع به باسازی خود کرد بسیار متعجب شد وی می‌گوید:

«مثل این بود که یک ماهی ژله‌ای در محل آسیب دیدگی رشد کند.این اتفاق برای ما نفس گیر بود.»

این تیم در ادامه نشان دادند که این روش قدرت بینایی را در موش‌های مبتلا به کاهش بینایی ناشی از افزایش سن یا افزایش فشار داخل چشم (که یکی از مشخصه‌های اصلی بیماری گلوکوم است) بهبود می‌بخشد. این روش همچنین الگوهای اپی ژنتیک را در سلول‌های موش‌ها وحتی سلول‌های انسانی که در آزمایشگاه رشد داده شده بودند به حالت جوانتری برمی‌گرداند.

سینکلر می‌گوید هنوز مشخص نیست که چگونه سلول‌ها خاطره‌ای از حالت اپی ژنتیک جوانتر خود را حفظ می‌کنند اما او و همکارانش در تلاشند این موضوع را کشف کنند.

جهش در کاربردهای بالینی

در همین حال دنشگاه هاروارد مجوز استفاده از این فناوری را به شرکت  «Life Biosciences» داده است که به گفته سینکلر ارزیابی‌های اولیه برای بررسی ایمنی و کارایی آن در موارد انسانی را انجام دهد. «بوتوند روزکا»، مدیر انستیتوی چشم پزشکی مولکولی و بالینی در بازل سوئیس می‌گوید:

«این روش می‌تواند به درمان کاهش بینایی کمک کند اما احتمالاً قبل از استفاده بی خطر در انسان به اصلاحات قابل توجهی نیاز دارد.»

تاریخچه تحقیقات پیری مملو از وعده‌های محقق نشده ی زیادی است که هنوز هیچکدام نتوانسته است به این مهم یعنی افزایش طول عمر کمک کنند. بیش از یک دهه قبل، سینکلر با پیشنهاد این که ترکیباتی از جمله مواد موجود در شراب قرمز که پروتئین‌هایی به نام «سیرتوئین» را فعال می‌کنند، می‌تواند باعث افزایش طول عمر شود، سر و صدای زیادی در محافل علمی ایجاد کرد. اگرچه او و دیگران به مطالعه ارتباط بین سیرتوئین و پیری ادامه می‌دهند اما این تصور که از چنین ترکیباتی می‌توان برای افزایش طول عمر انسان استفاده کرد هنوز اثبات نشده است.