Изследване на модел на C. elegans показва, че балансът на мРНК в клетките влияе върху продължителността на живота

Защо някои хора живеят по-дълго от други? Гените в нашата ДНК са важни, за да ни помогнат да избегнем болести и да поддържаме цялостно здраве, но разликите в геномната последователност обясняват по-малко от 30% от естествените вариации в продължителността на човешкия живот.

Изследването на ефектите от стареенето на молекулярно ниво би могло да хвърли светлина върху вариациите в продължителността на живота, но събирането на данни със скоростта, мащаба и качеството, необходими за изследване на това при хората, е невъзможно. Затова изследователите се обръщат към червеите (Caenorhabditis elegans). Хората имат много биологични прилики с тези малки същества, които също имат големи естествени вариации в продължителността на живота.

Изследователи от Центъра за геномна регулация (CRG) са наблюдавали хиляди генетично идентични червеи в контролирана среда. Дори когато диетата, температурата и излагането на хищници и патогени са били еднакви за всички червеи, много от тях са продължили да живеят по-дълго или по-кратко от средното.

Проучването проследява коренната причина за тази вариация до промени в нивата на иРНК в зародишните клетки (клетки, участващи в репродукцията) и соматичните клетки (клетки, които формират тялото). Балансът на иРНК между тези два типа клетки се нарушава или „разединява“ с течение на времето, което кара някои индивиди да стареят по-бързо от други. Констатациите са публикувани в списание Cell.

Проучването установи също, че степента и скоростта на процеса на разделяне се регулират от група от поне 40 различни гена. Тези гени играят много различни роли в тялото, от метаболизма до невроендокринната система. Но проучването е първото, което показва, че всички те взаимодействат, за да накарат някои индивиди да живеят по-дълго от други.

Изключването на някои гени увеличило живота на червеите, докато изключването на други го скъсило. Тези резултати предполагат изненадваща възможност: естествените разлики в стареенето при червеите може да отразяват случайността в активността на много различни гени, което прави впечатление, че индивидите са били подложени на изключване на много различни гени.

„Дали един червей ще живее до 8 или 20 дни зависи от привидно случайни разлики в активността на тези гени. Някои червеи изглежда имат просто късмет, че имат правилния набор от гени, активирани в точното време“, казва д-р Матиас Едер, първи автор на статията и изследовател в Центъра за геномна регулация.

Премахването на три гена – aexr-1, nlp-28 и mak-1 – имаше особено драматичен ефект върху вариациите в продължителността на живота, намалявайки диапазона от около 8 дни до само 4. Вместо да удължи живота на всички индивиди равномерно, премахването на който и да е от тези гени значително увеличи живота на краткоживеещите червеи, докато животът на най-дългоживеещите червеи остана практически непроменен.

Изследователите наблюдавали същите ефекти върху продължителността на живота - периода на живот, прекаран в здраве, а не само във физически живот. Премахването само на един от гените било достатъчно, за да подобри непропорционално здравословното стареене при червеи с ниска продължителност на живота.

„Не става въпрос за създаване на безсмъртни червеи, а за това да направим процеса на стареене по-справедлив, отколкото е сега. Ние по същество правим това, което правят лекарите - вземаме червеи, които биха умрели по-рано от своите връстници, и ги правим по-здрави, помагайки им да живеят по-близо до максималната си потенциална продължителност на живота. Но ние правим това, като се насочваме към основните биологични механизми на стареенето, а не само лекуваме болни индивиди. Това по същество прави популацията по-еднородна и по-дългоживееща“, каза д-р Ник Страуструп, старши автор на изследването и ръководител на екипа в Центъра за геномна регулация.

Проучването не разглежда защо деактивирането на гените изглежда не оказва негативно влияние върху здравето на червеите.

„Няколко гена могат да взаимодействат, за да осигурят вградена излишък след определена възраст. Възможно е също така гените да не са необходими на индивиди, живеещи в безопасна, удобна среда, като лаборатория. В суровите условия на дивата природа тези гени може да са по-важни за оцеляването. Това са само някои от работните теории“, казва д-р Едер.

Изследователите направиха своите открития, като разработиха метод, който измерва РНК молекули в различни клетки и тъкани, комбинирайки го с „Машината за измерване на жизнения цикъл“ – устройство, което проследява целия живот на хиляди нематоди едновременно. Червеите живеят в петриева паничка вътре в машината, под окото на скенера.

Устройството заснема нематодите веднъж на час, събирайки огромно количество данни за тяхното поведение. Изследователите планират да създадат подобна машина, за да изучават молекулярните причини за стареенето при мишки, чиято биология наподобява повече тази на хората.