Genetika, hosszú élettartam és rák - A jelenlegi kutatások meglepő eredményeket tárnak fel
Mindenki ismeri a különböző emlősök széles körben változó méreteit és élettartamait. Egy egér, amely kevesebb mint egy unciát nyom, mindössze 12-18 hónapig él. A hím elefántok akár 13 000 fontot is nyomhatnak, és átlagosan 60-70 évig élnek. A kék bálna túlnövi az elefántot, és több mint elképesztő 400 000 fontot nyomhat, és 80-90 évig élhet.
Minden állat, nagy és kicsi, valamint az emberek is rendszeresen szereznek úgynevezett szomatikus mutációkat, amelyek az élőlény élete során fordulnak elő. Ezek a szomatikus mutációk genetikai változások az állat reproduktív sejtjein kívüli sejtekben, és az emberek évente körülbelül 20-50 ilyen mutációt halmoznak fel.
Bár ezeknek a mutációknak a többsége ártalmatlan, némelyikük befolyásolhatja a sejtek normális működését, vagy akár rákosodást is kiválthat. Évtizedek óta hiszik a kutatók, hogy ezek a mutációk valamilyen módon az öregedésben is szerepet játszanak, de nem álltak rendelkezésre a technológiai eszközök a vizsgálatukhoz. Most már rendelkezésre áll az a technológia, amely lehetővé teszi a tudósok számára, hogy megfigyeljék ezeket a szomatikus mutációkat normál sejtekben.
Peto paradoxon
"A szomatikus mutációk öregedésben betöltött lehetséges szerepe mellett a kutatóknak egy másik megválaszolatlan kérdésük is volt a rák kialakulásával kapcsolatban, amelyet Peto paradoxonaként ismernek."
A paradoxon így szól: a rák egyetlen sejtekből fejlődik ki. Tehát a nagyobb állatoknak, mint például az elefántoknak, amelyek sokkal több sejttel rendelkeznek, mint a kisebb állatok, például az egér, elméletileg nagyobb a rák kockázata.
Csak éppen nem így van. A rák előfordulása különböző állatokban teljesen független a testméretüktől. A tudósok azt feltételezik, hogy valahogyan a nagyobb állatok kifejlesztettek egyfajta mechanizmust, amely megakadályozza, hogy a méretükből adódóan elvárható mértékben alakuljon ki náluk rák. Az egyik elmélet, amely ezt magyarázhatja, az, hogy a nagyobb állatok sejtjeiben csökkent a szomatikus mutációk felhalmozódásának aránya, de eddig ezt nem lehetett tesztelni.
Egy új tanulmányban, amelyet 2022. április 13-án publikáltak a rangos Nature folyóiratban, tudósok tizenhat különböző faj sejtjeit vizsgálták: fekete-fehér kolobusz majom, macska, tehén, kutya, vadászgörény, zsiráf, közönséges disznódelfin, ló, ember, oroszlán, egér, csupasz turkáló, nyúl, patkány, gyűrűsfarkú maki és tigris. A kutatók megállapították, hogy a testméret és az élettartam hatalmas változatossága ellenére, amikor a különböző állatfajok elérik természetes életük végét, mind hasonló számú szomatikus mutációval rendelkeznek.
A kutatók felfedeztek valami mást is az élettartammal kapcsolatban, ami megerősítette korábbi gyanújukat. Minél hosszabb az állat élettartama, annál lassabban következnek be ezek a szomatikus mutációk. Ez azt sugallja, hogy a tudósok évtizedek óta tartó spekulációi a szomatikus mutációk öregedési folyamatban játszott szerepéről helytállóak.
De miután a tudósok figyelembe vették az élettartamot, nem találtak összefüggést az állat mérete és a szomatikus mutációk aránya között, ami arra késztette a kutatókat, hogy feltételezzék, más tényezők is szerepet játszanak a nagyobb állatok rákos megbetegedésekkel szembeni kockázatának csökkenésében a testméretükhöz viszonyítva.
Öregedés és genetikai változások
Az öregedés egy összetett és többtényezős biológiai folyamat, és a genetikai változások felhalmozódása szomatikus mutációk formájában nem az egyetlen, ami történik. A sejtek és a test szövetei számos más módon is károsodhatnak, beleértve a hibásan hajtogatott fehérjék felhalmozódását mind a sejtekben, mind azok kívül, valamint az epigenetikai változásokat, amelyek a környezeti hatások eredményeként következnek be.
Az epigenetikai változások valójában nem eredményeznek változást a sejt DNS-ében, de befolyásolhatják a gének működését azáltal, hogy megváltoztatják, hogyan "olvassa" a szervezet az adott DNS-szekvenciát. Más epigenetikai változások megakadályozhatják a gének kifejeződését, és ennek eredményeként az ezek által kódolt fehérjék soha nem készülnek el.
Rák és genetikai változások
Egy korábbi tanulmány, amelyet 2018 októberében publikált ugyanaz a kutatócsoport a Wellcome Sanger Institute és az MRC Cancer Unit, a Cambridge-i Egyetem részéről, egészséges emberek nyelőcsősejtjeit vizsgálta, akiknél nem voltak betegség jelei vagy tünetei. A tudósok azért kezdtek érdeklődni a nyelőcsősejtek iránt, mert már tudták, hogy az egészséges sejtek szomatikus mutációkat halmoznak fel.
Korábbi kutatások kimutatták, hogy egy személy normál bőrében lévő sejtek körülbelül egynegyede rákot okozó mutációkat tartalmaz. Mivel azonban az emberi bőr ki van téve a napfénynek, és az abban található ultraibolya fényről ismert, hogy fokozza a rák kialakulását, a kutatók a nyelőcső belsejéből vettek mintákat, ahová soha nem hatol be napfény.
A kutatás kimutatta, hogy a húszas éveikben járó emberek esetében az egészséges nyelőcsősejtekben már legalább több száz mutáció található minden egyes sejtben. Ez a szám drámaian megnő, több mint 2000 mutációra sejtjeiként az idősebbek esetében.
A tanulmány lenyűgöző és meglehetősen váratlan felfedezése azonban ez volt: amikor mikroszkóp alatt vizsgálták, a tanulmány résztvevőinek nyelőcsősejtjei, akik mind egészségesek voltak és nem mutattak betegség tüneteit, teljesen normálisnak tűntek. Amikor azonban a tudósok megvizsgálták ugyanazon sejtek genetikai összetételét, felfedezték, hogy a nyelőcsőszövetek teljesen át voltak szőve mutációkkal, olyannyira, hogy a középkorú vizsgálati alanyok esetében a mutáns sejtek valójában meghaladták a normálisakat!
Ezeket a konkrét mutációkat összefüggésbe hozták a nyelőcsőrákkal, és úgy tűnik, hogy a vizsgálati alanyoknál ezek a mutációk versenyelőnyt biztosítottak a sejteknek, lehetővé téve számukra, hogy „átvegyék” a környező szövetet, és sűrű, mutált sejtekből álló szövetfoltot alkossanak.
Ezek a tanulmányok csak a kezdetét jelentik annak megértésében, hogy a genetikai változások, mint például a szomatikus mutációk, hogyan hajtják a rák kialakulását, és milyen szerepet játszanak ezek a mutációk az öregedési folyamatban. A nyelőcsőrák hírhedten nehezen kezelhető, a betegek mindössze 20 százaléka él túl öt évnél hosszabb ideig a diagnózisuk után.
A megértés, hogy ezek a szomatikus mutációk hogyan alakulnak ki, és hogyan biztosítanak versenyelőnyt az ezeket hordozó nyelőcsősejtek számára, diagnosztikai tesztekhez vezethet, amelyek lehetővé tennék a betegség sokkal korábbi felfedezését, ami jelentősen javítaná a túlélési arányt.
Alzheimer-kór és genetikai változások
A sejtek nem mindig engednek a DNS-károsodásnak, mivel rendelkeznek javító mechanizmusokkal a hatások kezelésére, de olyan betegségekben, mint az Alzheimer-kór, az idegsejtek (agyi sejtek) nem tudják tartani a lépést a bekövetkező károsodás mértékével. Valójában az Alzheimer-kóros emberek idegsejtjei sokkal gyorsabban halmoznak fel mutációkat, mint azoké, akik nem szenvednek a betegségben.
Ezek a mutációk az amiloid-β és tau nevű fehérjék felhalmozódását eredményezik, amelyek reaktív oxigénfajok termelését indukálják, hozzájárulva az agysejtek pusztulásához. Egy 2022 áprilisában közzétett tanulmányban a kutatók megállapították, hogy az Alzheimer-kóros emberek agysejtjeiben nagy számban voltak újonnan szerzett mutációk, olyan mennyiségben, amely ténylegesen képes letiltani az agyműködés szempontjából fontos géneket.
Mit jelent ez a kutatás az Ön egészségére nézve
A hosszú élet és az öregedés tudománya, valamint a rák kialakulásának megértése ezekre a korai alapvető genetikai tanulmányokra épül, amelyek megalapozzák a további kutatások és a diagnosztikai és terápiás módszerek fejlesztését. Eközben egyénként optimalizálnia kell egészségét a táplálkozás, a célzott kiegészítők, a testmozgás, a minőségi alvás és a stresszkezelés kombinációjával, hogy kordában tartsa ezeknek az elkerülhetetlen mutációknak a hatásait.
Hivatkozások:
1. Cagan, A., Baez-Ortega, A., Brzozowska, N. et al. A szomatikus mutációs ráták az emlősök élettartamával arányosan növekednek. Nature 604, 517–524 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04618-z
2. 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. Szomatikus mutáns klónok kolonizálják az emberi nyelőcsövet az életkorral. Science. 2018. nov. 23;362(6417):911-917. doi: 10.1126/science.aau3879. Epub 2018. okt. 18. PMID: 30337457; PMCID: PMC6298579.
3. Miller, M.B., Huang, A.Y., Kim, J. et al. Szomatikus genomikai változások egyes Alzheimer-kóros neuronokban. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04640-1