علم الوراثة، طول العمر والسرطان - الأبحاث الحالية تكشف عن نتائج مفاجئة

الجميع على دراية بالأحجام المتنوعة بشكل كبير، وكذلك أعمار الثدييات المختلفة. يعيش الفأر، الذي يزن أقل من أونصة، لمدة تتراوح بين 12 إلى 18 شهرًا فقط. يمكن أن يصل وزن الفيلة الذكور إلى 13,000 رطل ويبلغ متوسط عمرها 60 إلى 70 عامًا. الحوت الأزرق يفوق الفيل حجمًا ويمكن أن يزن أكثر من 400,000 رطل مذهل ويمكن أن يعيش من 80 إلى 90 عامًا.

تكتسب جميع الحيوانات، الكبيرة والصغيرة، وكذلك البشر، بانتظام ما يُعرف بالطفرات الجسدية التي تحدث طوال حياة الكائن الحي. هذه الطفرات الجسدية هي تغييرات جينية في الخلايا غير الخلايا التناسلية للحيوان، حيث يكتسب البشر حوالي 20 إلى 50 من هذه الطفرات سنويًا.

في حين أن الغالبية العظمى من هذه الطفرات غير ضارة، إلا أن بعضها يمكن أن يؤثر على الوظيفة الطبيعية للخلية أو حتى يحفز الخلية لتصبح سرطانية. لعدة عقود، اعتقد الباحثون أن هذه الطفرات يجب أن تلعب دورًا ما في الشيخوخة، لكن لم تكن لديهم الوسائل التكنولوجية لدراستها. الآن، أصبحت التكنولوجيا متاحة التي تمكن العلماء من مراقبة هذه الطفرات الجسدية في الخلايا الطبيعية.

مفارقة بيتو

ولكن بجانب الدور المحتمل للطفرات الجسدية في الشيخوخة، كان لدى الباحثين أيضًا سؤال آخر لم تتم الإجابة عليه حول تطور السرطان، والمعروف باسم مفارقة بيتو.

المفارقة هي كالتالي: السرطان يتطور من خلايا فردية. لذا، فإن الحيوانات الأكبر حجمًا، مثل الأفيال التي لديها خلايا أكثر بكثير من الحيوانات الأصغر، مثل الفأر، يجب أن يكون لديها نظريًا خطر أعلى للإصابة بالسرطان.

لكنهم لا يفعلون ذلك. إن معدل الإصابة بالسرطان في الحيوانات المختلفة مستقل تمامًا عن حجم أجسامها. يعتقد العلماء أن الحيوانات الأكبر حجمًا قد طورت بطريقة ما آلية تمنعها من تطوير السرطان بالمعدل الذي يمكن توقعه بناءً على حجمها فقط. إحدى النظريات التي قد تفسر ذلك هي أن الحيوانات الأكبر حجمًا لديها معدل منخفض لتراكم الطفرات الجسدية في خلاياها، ولكن حتى الآن، لم يكن بالإمكان اختبار ذلك.

في دراسة جديدة نُشرت في 13 أبريل 2022 في المجلة المرموقة Nature، قام العلماء بفحص خلايا ستة عشر نوعًا مختلفًا: قرد الكولوبوس الأسود والأبيض، القط، البقرة، الكلب، النمس، الزرافة، خنزير البحر، الحصان، الإنسان، الأسد، الفأر، الجرذ العاري، الأرنب، الجرذ، الليمور ذو الذيل الحلقي والنمر. وجد الباحثون أنه على الرغم من التباين الكبير في حجم الجسم وكذلك العمر الافتراضي، عندما تصل الأنواع الحيوانية المختلفة إلى نهاية حياتها الطبيعية، فإنها جميعًا تمتلك أعدادًا متشابهة من الطفرات الجسدية.

اكتشف الباحثون أيضًا شيئًا آخر يتعلق بطول العمر، مما أكد شكوكهم السابقة. كلما طال عمر الحيوان، كلما كان معدل حدوث هذه الطفرات الجسدية أبطأ. وهذا يشير إلى أن تكهنات العلماء التي استمرت لعقود حول دور الطفرات الجسدية في عملية الشيخوخة صحيحة.

ولكن بعد أن أخذ العلماء في الاعتبار العمر الافتراضي، لم يكن هناك ارتباط بين حجم الحيوان ومعدل الطفرات الجسدية، مما دفع الباحثين إلى افتراض وجود عوامل أخرى تلعب دورًا في تقليل خطر الإصابة بالسرطان لدى الحيوانات الأكبر حجمًا بالنسبة لحجم أجسامها.

التقدم في العمر والتغيرات الجينية

الشيخوخة هي عملية بيولوجية معقدة ومتعددة العوامل، وتراكم التغيرات الجينية في شكل طفرات جسدية ليس كل ما يحدث. يمكن أن تتعرض الخلايا وأنسجة الجسم لأضرار بطرق عديدة أخرى، بما في ذلك تراكم البروتينات المطوية بشكل خاطئ داخل الخلايا وخارجها، بالإضافة إلى التغيرات الجينية اللاجينية، التي تحدث نتيجة للتأثيرات البيئية.

التغيرات الجينية اللاجينية لا تؤدي في الواقع إلى تغيير في الحمض النووي للخلية، ولكن يمكن أن تؤثر على طريقة عمل الجينات من خلال تغيير كيفية "قراءة" الجسم لتسلسل الحمض النووي المعين. يمكن أن تمنع التغيرات الجينية اللاجينية الأخرى الجينات من التعبير عن نفسها، ونتيجة لذلك، لا يتم تصنيع البروتينات المشفرة بواسطة تلك الجينات.

التغيرات الجينية والسرطان

دراسة سابقة، نُشرت في أكتوبر 2018 من قبل نفس مجموعة الباحثين من معهد ويلكوم سانجر ووحدة أبحاث السرطان MRC، جامعة كامبريدج، نظرت في خلايا المريء لدى أشخاص أصحاء لا تظهر عليهم أي علامات أو أعراض للمرض. أصبح العلماء مهتمين بخلايا المريء لأنهم كانوا يعرفون بالفعل أن الخلايا السليمة تتراكم فيها الطفرات الجسدية.

كشفت الأبحاث السابقة أن حوالي ربع الخلايا في جلد الشخص الطبيعي تحتوي على طفرات مسببة للسرطان. ولكن نظرًا لأن جلد الإنسان يتعرض للشمس والضوء فوق البنفسجي الذي يحتويه معروف بزيادة تطور السرطان، فقد أخذ الباحثون عينات من داخل المريء، حيث لا يمكن لأشعة الشمس أن تصل أبدًا.

كشفت الأبحاث أن الخلايا السليمة من المريء لدى الأشخاص في العشرينات من العمر تحتوي بالفعل على عدة مئات من الطفرات في كل خلية. ويزداد هذا العدد بشكل كبير ليصل إلى أكثر من 2000 طفرة لكل خلية لدى الأشخاص الأكبر سنًا.

لكن الاكتشاف المثير وغير المتوقع للدراسة كان هذا: عند فحص خلايا المريء من المشاركين في الدراسة، الذين كانوا جميعًا أصحاء ولم تظهر عليهم أي أعراض للمرض، تحت المجهر، بدت الخلايا طبيعية تمامًا. ولكن عندما فحص العلماء التركيب الجيني لتلك الخلايا نفسها، اكتشفوا أن أنسجة المريء كانت متغلغلة تمامًا بالطفرات، لدرجة أنه في المشاركين في الدراسة في منتصف العمر، كانت الخلايا الطافرة تفوق في عددها الخلايا الطبيعية!

تم ربط هذه الطفرات الخاصة بسرطان المريء ويبدو أنه في موضوعات الدراسة، منحت هذه الطفرات الخلايا ميزة تنافسية وسمحت لها "بالسيطرة" على الأنسجة المحيطة لتشكيل شبكة كثيفة من الخلايا المتحورة.

تشير هذه الدراسات إلى بداية فهم كيفية تأثير التغيرات الجينية مثل الطفرات الجسدية في تطور السرطان والدور الذي تلعبه هذه الطفرات في عملية الشيخوخة. يُعتبر سرطان المريء من الأمراض التي يصعب علاجها بشكل كبير، حيث لا ينجو سوى 20 بالمئة من المرضى لأكثر من خمس سنوات بعد تشخيصهم.

فهم كيفية تطور هذه الطفرات الجسدية وكيفية منحها ميزة تنافسية للخلايا في المريء التي تحملها يمكن أن يؤدي إلى اختبارات تشخيصية قد تمكن من اكتشاف المرض في وقت مبكر جدًا، مما يؤدي إلى تحسين كبير في معدل البقاء على قيد الحياة.

مرض الزهايمر والتغيرات الجينية

لا تستسلم الخلايا دائمًا لتلف الحمض النووي، حيث تمتلك مسارات إصلاح للتعامل مع الآثار، ولكن في أمراض مثل الزهايمر، لا تستطيع الخلايا العصبية (خلايا الدماغ) مواكبة كمية التلف الذي يحدث. في الواقع، في الأشخاص المصابين بالزهايمر، تتراكم الطفرات في الخلايا العصبية بسرعة أكبر بكثير من الأشخاص غير المصابين بالمرض.

تؤدي هذه الطفرات إلى تراكم البروتينات المعروفة باسم أميلويد-β وتاو التي تحفز إنتاج أنواع الأكسجين التفاعلية، مما يساهم في موت خلايا الدماغ. في دراسة نُشرت في أبريل 2022، وجد الباحثون أن الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر لديهم أعداد كبيرة من الطفرات المكتسبة حديثًا في خلايا الدماغ لديهم، وهي كمية كبيرة بما يكفي لتعطيل الجينات المهمة لوظيفة الدماغ.

ما الذي تعنيه هذه الأبحاث لصحتك

يعتمد علم طول العمر والشيخوخة، وكذلك الرؤى المتعلقة بتطور السرطان، على هذه الدراسات الجينية الأساسية المبكرة، التي تمهد الطريق لمزيد من الأبحاث وتطوير الوسائل التشخيصية والعلاجية. في هذه الأثناء، يجب عليك كفرد تحسين صحتك من خلال مزيج من التغذية، المكملات المستهدفة، التمارين الرياضية، النوم الجيد والسيطرة على التوتر للحفاظ على تأثيرات هذه الطفرات الحتمية تحت السيطرة.

المراجع:

1. Cagan, A., Baez-Ortega, A., Brzozowska, N. وآخرون. معدلات الطفرات الجسدية تتناسب مع العمر عبر الثدييات. Nature 604, 517–524 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04618-z

٢. Martincorena I, Fowler JC, Wabik A, Lawson ARJ, Abascal F, Hall MWJ, Cagan A, Murai K, Mahbubani K, Stratton MR, Fitzgerald RC, Handford PA, Campbell PJ, Saeb-Parsy K, Jones PH. Somatic mutant clones colonize the human esophagus with age. Science. ٢٠١٨ نوفمبر ٢٣;٣٦٢(٦٤١٧):٩١١-٩١٧. doi: 10.1126/science.aau3879. Epub ٢٠١٨ أكتوبر ١٨. PMID: 30337457; PMCID: PMC6298579.

3. Miller, M.B., Huang, A.Y., Kim, J. وآخرون. التغيرات الجينومية الجسدية في خلايا عصبية مفردة لمرض الزهايمر. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04640-1