Toată lumea este familiarizată cu dimensiunile foarte variate, precum și cu duratele de viață ale diferitelor mamifere. Un șoarece, care cântărește sub o uncie, trăiește doar 12 până la 18 luni. Elefanții masculi pot cântări până la 13.000 de livre și au o durată medie de viață de 60 până la 70 de ani. Balena albastră îl eclipsează pe elefant și poate cântări peste uluitoarele 400.000 de livre și poate trăi între 80 și 90 de ani.

Toate animalele, mari și mici, precum și oamenii, dobândesc în mod regulat ceea ce sunt cunoscute sub numele de mutații somatice care apar pe parcursul vieții organismului. Aceste mutații somatice sunt modificări genetice în celule altele decât celulele reproductive ale animalului, oamenii acumulând aproximativ 20 până la 50 dintre aceste mutații pe an.

Deși majoritatea acestor mutații sunt inofensive, unele dintre ele pot afecta funcționarea normală a unei celule sau chiar pot declanșa transformarea celulei în cancer. Timp de decenii, cercetătorii au crezut că aceste mutații trebuie să joace cumva un rol și în îmbătrânire, dar nu aveau mijloacele tehnologice pentru a le studia. Tehnologia este acum disponibilă, permițând oamenilor de știință să observe aceste mutații somatice în celulele normale.

Paradoxul lui Peto

Dar pe lângă rolul posibil al mutațiilor somatice în îmbătrânire, cercetătorii aveau și o altă întrebare fără răspuns despre dezvoltarea cancerului, cunoscută sub numele de paradoxul lui Peto.

Paradoxul este următorul: cancerul se dezvoltă din celule individuale. Astfel, animalele mai mari, cum ar fi elefanții care au mult mai multe celule decât animalele mai mici, precum un șoarece, ar trebui teoretic să aibă un risc mai mare de cancer.

Doar că nu o fac. Incidența cancerului la diferite animale este total independentă de dimensiunea corpului lor. Oamenii de știință speculează că, într-un fel, animalele mai mari au evoluat un fel de mecanism astfel încât să nu dezvolte cancer la rata care ar fi de așteptat doar din dimensiunea lor. Una dintre teoriile care ar putea explica acest lucru este că animalele mai mari au o rată redusă de acumulare a mutațiilor somatice în celulele lor, dar până acum, acest lucru nu a putut fi testat.

Într-un nou studiu publicat pe 13 aprilie 2022 în prestigioasa revistă Nature, oamenii de știință au examinat celulele a șaisprezece specii diferite: maimuța colobus alb-negru, pisica, vaca, câinele, dihorul, girafa, marsuinul de port, calul, omul, leul, șoarecele, șobolanul gol, iepurele, șobolanul, lemurul cu coadă inelată și tigrul. Cercetătorii au descoperit că, în ciuda variației uriașe în dimensiunea corpului și durata de viață, atunci când diferitele specii de animale ajung la sfârșitul vieții lor naturale, toate au un număr similar de mutații somatice.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, ceva legat de durata de viață, ceea ce le-a confirmat suspiciunile anterioare. Cu cât durata de viață a animalului este mai lungă, cu atât rata la care apar aceste mutații somatice este mai lentă. Acest lucru sugerează că speculațiile oamenilor de știință de zeci de ani despre faptul că mutațiile somatice joacă un rol în procesul de îmbătrânire sunt corecte.

Dar după ce oamenii de știință au luat în considerare durata de viață, nu a existat nicio asociere între dimensiunea animalului și rata mutațiilor somatice, ceea ce i-a determinat pe cercetători să teoretizeze că există alți factori implicați în reducerea riscului de cancer la animalele mai mari în raport cu dimensiunea corpului lor.

Îmbătrânirea și schimbările genetice

Îmbătrânirea este un proces biologic complex și multifactorial, iar acumularea de modificări genetice sub formă de mutații somatice nu este tot ceea ce se întâmplă. Celulele și țesuturile corpului pot fi deteriorate în multe alte moduri, inclusiv prin acumularea de proteine pliate greșit atât în interiorul, cât și în afara celulelor, precum și prin schimbări epigenetice, care apar ca rezultat al influențelor mediului.

Modificările epigenetice nu duc de fapt la o schimbare a ADN-ului celulei, dar pot afecta modul în care genele funcționează prin modificarea modului în care organismul „citește” o anumită secvență de ADN. Alte modificări epigenetice pot împiedica exprimarea genelor și, ca urmare, proteinele codificate de acele gene nu sunt niciodată produse.

Cancerul și modificările genetice

Un studiu anterior, publicat în octombrie 2018 de același grup de cercetători de la Wellcome Sanger Institute și MRC Cancer Unit, Universitatea Cambridge, a analizat celulele esofagiene la persoane sănătoase fără semne sau simptome de boală. Oamenii de știință au devenit interesați de celulele esofagiene deoarece știau deja că celulele sănătoase acumulează mutații somatice.

Cercetările anterioare au relevat că aproximativ un sfert din celulele pielii normale ale unei persoane au mutații care provoacă cancer. Dar, deoarece pielea umană este expusă la soare și se știe că lumina ultravioletă pe care o conține crește dezvoltarea cancerului, cercetătorii au prelevat mostre din interiorul esofagului, unde nu ar pătrunde niciodată lumina solară.

Cercetarea a relevat că, pentru persoanele în vârstă de douăzeci de ani, celulele sănătoase din esofag au deja cel puțin câteva sute de mutații în fiecare celulă. Acest număr crește dramatic la peste 2.000 de mutații pe celulă pentru cei care sunt mai în vârstă.

Dar descoperirea fascinantă și destul de neașteptată a studiului a fost aceasta: când au fost examinate la microscop, celulele esofagiene ale participanților la studiu, care erau toți sănătoși și nu aveau simptome de boală, arătau complet normale. Dar când oamenii de știință au examinat structura genetică a acelorași celule, au descoperit că țesuturile esofagiene erau complet interpenetrate cu mutații, atât de mult încât la subiecții de vârstă mijlocie, celulele mutante depășeau numeric pe cele normale!

Aceste mutații particulare au fost asociate cu cancerul esofagian și se pare că la subiecții studiului, aceste mutații au conferit celulelor un avantaj competitiv și le-au permis să „preia controlul” asupra țesutului înconjurător pentru a forma un mozaic dens de celule mutate.

Aceste studii marchează doar începutul înțelegerii modului în care schimbările genetice, cum ar fi mutațiile somatice, conduc la dezvoltarea cancerului și ce rol joacă aceste mutații în procesul de îmbătrânire. Cancerul esofagian este notoriu de greu de tratat, doar 20% dintre pacienți supraviețuind mai mult de cinci ani după diagnostic.

Înțelegerea modului în care aceste mutații somatice se dezvoltă și permit un avantaj competitiv pentru celulele din esofag care le poartă ar putea duce la teste de diagnostic care ar putea permite descoperirea bolii mult, mult mai devreme, conducând la o rată de supraviețuire mult îmbunătățită.

Boala Alzheimer și modificările genetice

Celulele nu cedează întotdeauna în fața deteriorării ADN-ului, deoarece au căi de reparare pentru a face față efectelor, dar în boli precum Alzheimer, neuronii (celulele creierului) nu pot ține pasul cu cantitatea de daune care se produc. De fapt, la persoanele cu Alzheimer, neuronii acumulează mutații mult mai rapid decât la persoanele fără această boală.

Aceste mutații duc la acumularea de proteine cunoscute sub numele de amiloid-β și tau, care induc producerea de specii reactive de oxigen, contribuind la moartea celulelor cerebrale. Într-un studiu publicat în aprilie 2022, cercetătorii au descoperit că persoanele cu Alzheimer aveau un număr mare de mutații nou dobândite în celulele lor cerebrale, o cantitate suficient de mare pentru a dezactiva efectiv genele importante pentru funcția cerebrală.

Ce înseamnă această cercetare pentru sănătatea dumneavoastră

Știința longevității și a îmbătrânirii, precum și perspectivele asupra dezvoltării cancerului, depind de aceste studii genetice fundamentale timpurii, care pun bazele pentru cercetări ulterioare și dezvoltarea modalităților de diagnostic și terapie. Între timp, trebuie, ca individ, să îți optimizezi sănătatea printr-o combinație de nutriție, suplimentare țintită, exercițiu fizic, somn de calitate și controlul stresului pentru a ține sub control efectele acestor mutații inevitabile.

Referințe:

1. Cagan, A., Baez-Ortega, A., Brzozowska, N. et al. Ratele mutațiilor somatice cresc odată cu durata de viață la mamifere. 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. Clone mutante somatice colonizează esofagul uman odată cu înaintarea în vârstă. Science. 23 nov. 2018;362(6417):911-917. doi: 10.1126/science.aau3879. Publicat online la 18 oct. 2018. PMID: 30337457; PMCID: PMC6298579.

3. Miller, M.B., Huang, A.Y., Kim, J. et al. Modificări genomice somatice în neuroni unici ai bolii Alzheimer. Nature (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-04640-1