พันธุศาสตร์ อายุยืนยาว และมะเร็ง - การวิจัยในปัจจุบันเผยการค้นพบที่น่าประหลาดใจ

ทุกคนคุ้นเคยกับขนาดและอายุขัยของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่แตกต่างกัน หนูที่มีน้ำหนักน้อยกว่าหนึ่งออนซ์ มีอายุขัยเพียง 12 ถึง 18 เดือน ช้างตัวผู้สามารถมีน้ำหนักได้ถึง 13,000 ปอนด์ และมีอายุขัยเฉลี่ย 60 ถึง 70 ปี วาฬสีน้ำเงินทำให้ช้างแคระและมีน้ำหนักมากกว่า 400,000 ปอนด์ และมีอายุได้ 80 ถึง 90 ปี

สัตว์ทุกชนิดทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก รวมถึงมนุษย์มักได้รับสิ่งที่เรียกว่าการกลายพันธุ์ทางร่างกายซึ่งเกิดขึ้นตลอดช่วงอายุของสิ่งมีชีวิตเป็นประจำ การกลายพันธุ์ทางร่างกายเหล่านี้เป็นการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในเซลล์อื่นที่ไม่ใช่เซลล์สืบพันธุ์ของสัตว์ โดยมนุษย์สะสมการกลายพันธุ์เหล่านี้ประมาณ 20 ถึง 50 ครั้งต่อปี

แม้ว่าการกลายพันธุ์เหล่านี้ส่วนใหญ่จะไม่เป็นอันตราย แต่บางส่วนอาจส่งผลต่อการทำงานปกติของเซลล์ หรือแม้แต่กระตุ้นให้เซลล์กลายเป็นมะเร็ง เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่นักวิจัยเชื่อว่าการกลายพันธุ์เหล่านี้จะต้องมีบทบาทในการแก่ชราด้วย แต่ไม่มีวิธีการทางเทคโนโลยีในการศึกษาพวกมัน ขณะนี้เทคโนโลยีนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตการกลายพันธุ์ทางร่างกายในเซลล์ปกติได้

Paradox ของ Peto

แต่นอกเหนือจากบทบาทที่เป็นไปได้ของการกลายพันธุ์ทางร่างกายในการแก่ชราแล้ว นักวิจัยยังมีคำถามอีกข้อหนึ่งที่ยังไม่มีคำตอบเกี่ยวกับการพัฒนาของมะเร็ง หรือที่เรียกว่า Peto’s Paradox

ความขัดแย้งเกิดขึ้นดังนี้: มะเร็งพัฒนาจากเซลล์เดี่ยว สัตว์ที่มีขนาดใหญ่กว่า เช่น ช้าง ที่มีเซลล์มากกว่าสัตว์ตัวเล็ก เช่น หนู ตามทฤษฎีแล้ว ควรจะมีความเสี่ยงเป็นมะเร็งสูงกว่า

มีเพียงพวกเขาเท่านั้นที่ทำไม่ได้ อุบัติการณ์ของโรคมะเร็งในสัตว์ต่างๆ ขึ้นอยู่กับขนาดร่างกายโดยสิ้นเชิง นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าสัตว์ที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นได้พัฒนากลไกบางอย่างเพื่อที่พวกมันจะไม่พัฒนาเป็นมะเร็งในอัตราที่คาดว่าจะได้จากขนาดของมันเพียงอย่างเดียว ทฤษฎีหนึ่งที่อาจอธิบายเรื่องนี้ได้ก็คือ สัตว์ขนาดใหญ่มีอัตราการสะสมของการกลายพันธุ์ทางร่างกายในเซลล์ลดลง แต่จนถึงขณะนี้ ยังไม่สามารถทดสอบได้

ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 13 เมษายน 2022 ในวารสารอันทรงเกียรติอย่าง Nature นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบเซลล์ของสัตว์ 16 สายพันธุ์ที่แตกต่างกัน ได้แก่ ลิงโคโลบัสขาวดำ แมว วัว สุนัข เฟอร์เรต ยีราฟ โลมาท่าเรือ ม้า คน สิงโต หนู หนูตุ่น กระต่าย หนู ลีเมอร์หางแหวน และเสือ นักวิจัยพบว่า แม้ว่าขนาดของร่างกายและอายุขัยจะแตกต่างกันอย่างมาก แต่เมื่อสัตว์ชนิดต่างๆ เข้าสู่ช่วงบั้นปลายของชีวิตตามธรรมชาติ พวกมันต่างก็มีจำนวนการกลายพันธุ์ทางร่างกายที่ใกล้เคียงกัน

นักวิจัยยังได้ค้นพบสิ่งอื่นที่เกี่ยวข้องกับอายุขัย ซึ่งยืนยันข้อสงสัยก่อนหน้านี้ของพวกเขา ยิ่งสัตว์มีอายุขัยนานเท่าไร อัตราการกลายพันธุ์ทางร่างกายก็จะยิ่งช้าลงเท่านั้น สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าการคาดเดามานานหลายทศวรรษของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการกลายพันธุ์ทางร่างกายที่มีส่วนร่วมในกระบวนการชรานั้นถูกต้อง

แต่หลังจากที่นักวิทยาศาสตร์คำนึงถึงอายุขัยแล้ว ก็ไม่มีการเชื่อมโยงกันระหว่างขนาดของสัตว์และอัตราการกลายพันธุ์ทางร่างกาย ทำให้นักวิจัยตั้งทฤษฎีว่ายังมีปัจจัยอื่น ๆ ที่ทำให้สัตว์ขนาดใหญ่ลดความเสี่ยงต่อโรคมะเร็งเมื่อเทียบกับขนาดร่างกายของพวกมัน

ความชราและการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

การแก่ชราเป็นกระบวนการทางชีววิทยาที่ซับซ้อนและมีหลายปัจจัย และการสะสมของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในรูปแบบของการกลายพันธุ์ทางร่างกายไม่ได้เกิดขึ้นทั้งหมด เซลล์และเนื้อเยื่อของร่างกายอาจได้รับความเสียหายได้หลายวิธี รวมถึงการสะสมของโปรตีนที่พับผิดทั้งภายในและภายนอกเซลล์ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงของอีพีเจเนติกส์ ซึ่งเกิดขึ้นจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อม

การเปลี่ยนแปลงทางอีพิเจเนติกส์ไม่ได้ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน DNA ของเซลล์จริงๆ แต่อาจส่งผลต่อวิธีการทำงานของยีนโดยการเปลี่ยนแปลงวิธีที่ร่างกาย "อ่าน" ลำดับ DNA โดยเฉพาะ การเปลี่ยนแปลงอีพีเจเนติกส์อื่นๆ สามารถป้องกันไม่ให้ยีนแสดงออก และเป็นผลให้โปรตีนที่ถูกเข้ารหัสโดยยีนเหล่านั้นไม่เคยถูกสร้างขึ้นมา

มะเร็งและการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

การศึกษาก่อนหน้านี้ซึ่งตีพิมพ์ในเดือนตุลาคม 2018 โดยนักวิจัยกลุ่มเดียวกันนี้จาก สถาบัน Wellcome Sanger และ หน่วยมะเร็ง MRC มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ศึกษาเซลล์หลอดอาหารในคนที่มีสุขภาพดี โดยไม่มีอาการหรืออาการแสดงของโรค นักวิทยาศาสตร์เริ่มสนใจเซลล์หลอดอาหารเพราะพวกเขารู้อยู่แล้วว่าเซลล์ที่มีสุขภาพดีสะสมการกลายพันธุ์ทางร่างกาย

การวิจัยก่อนหน้านี้เปิดเผยว่าประมาณหนึ่งในสี่ของเซลล์ในผิวหนังปกติของบุคคลมีการกลายพันธุ์ที่ขับเคลื่อนด้วยมะเร็ง แต่เนื่องจากผิวหนังของมนุษย์สัมผัสกับแสงแดดและแสงอัลตราไวโอเลตที่มีอยู่ในผิวหนังเป็นที่รู้กันว่าจะเพิ่มการพัฒนาของมะเร็ง นักวิจัยจึงได้เก็บตัวอย่างจากด้านในของหลอดอาหาร ซึ่งไม่มีแสงแดดส่องผ่านเข้าไปได้

การวิจัยพบว่าสำหรับคนในช่วงวัย 20 เซลล์ที่มีสุขภาพดีจากหลอดอาหารมีการกลายพันธุ์อย่างน้อยหลายร้อยครั้งในแต่ละเซลล์ จำนวนนี้เพิ่มขึ้นอย่างมากจนมีการกลายพันธุ์มากกว่า 2,000 ครั้งต่อเซลล์สำหรับผู้ที่มีอายุมากกว่า

แต่การค้นพบที่น่าสนใจและค่อนข้างคาดไม่ถึงของการศึกษานี้คือ เมื่อตรวจดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ เซลล์หลอดอาหารจากผู้เข้าร่วมการศึกษาซึ่งมีสุขภาพแข็งแรงและไม่มีอาการของโรค ดูเป็นปกติโดยสมบูรณ์ แต่เมื่อนักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบองค์ประกอบทางพันธุกรรมของเซลล์เดียวกันเหล่านั้น พวกเขาค้นพบว่าเนื้อเยื่อหลอดอาหารถูกแทรกซึมเข้ากับการกลายพันธุ์อย่างสมบูรณ์ มากเสียจนในการศึกษาในวัยกลางคน เซลล์กลายพันธุ์มีจำนวนมากกว่าเซลล์ปกติจริงๆ

การกลายพันธุ์เฉพาะเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกับมะเร็งหลอดอาหารและปรากฏว่าในกลุ่มตัวอย่างที่ศึกษา การกลายพันธุ์เหล่านี้ทำให้เซลล์มีความได้เปรียบทางการแข่งขัน และทำให้พวกเขา "ยึดครอง" เนื้อเยื่อโดยรอบเพื่อสร้างเซลล์ที่กลายพันธุ์ที่หนาแน่น

การศึกษาเหล่านี้เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการทำความเข้าใจว่าการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม เช่น การกลายพันธุ์ทางร่างกายขับเคลื่อนการพัฒนาของมะเร็งอย่างไร และการกลายพันธุ์เหล่านี้มีบทบาทอย่างไรในกระบวนการชราภาพ มะเร็งหลอดอาหารเป็นเรื่องยากที่จะรักษาอย่างฉาวโฉ่ โดยมีเพียง 20 เปอร์เซ็นต์ของผู้ป่วยที่รอดชีวิตได้นานกว่าห้าปีหลังจากการวินิจฉัย

การทำความเข้าใจว่าการกลายพันธุ์ทางร่างกายเหล่านี้พัฒนาไปอย่างไรและยังทำให้เกิดความได้เปรียบทางการแข่งขันสำหรับเซลล์ในหลอดอาหารที่พาพวกมันไป อาจนำไปสู่การทดสอบวินิจฉัยที่อาจทำให้ค้นพบโรคได้เร็วกว่ามาก ส่งผลให้อัตราการรอดชีวิตดีขึ้นอย่างมาก

อัลไซเมอร์และการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม

เซลล์ไม่ได้ยอมจำนนต่อความเสียหายของ DNA เสมอไป เนื่องจากมีเส้นทางการซ่อมแซมเพื่อรับมือกับผลกระทบดังกล่าว แต่ในโรคต่างๆ เช่น โรคอัลไซเมอร์ เซลล์ประสาท (เซลล์สมอง) ไม่สามารถตามจำนวนความเสียหายที่กำลังเกิดขึ้นได้ ในความเป็นจริง ในคนที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ เซลล์ประสาทจะสะสมการกลายพันธุ์ได้เร็วกว่าคนที่ไม่มีโรคมาก

การกลายพันธุ์เหล่านี้ส่งผลให้เกิดการสะสมของโปรตีนที่เรียกว่าอะไมลอยด์-βและเทาซึ่งกระตุ้นให้เกิดการผลิตออกซิเจนชนิดปฏิกิริยา ซึ่งมีส่วนทำให้เซลล์สมองตาย ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2565 นักวิจัยพบว่าผู้ที่เป็นโรคอัลไซเมอร์มีการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นใหม่จำนวนมากในเซลล์สมอง ซึ่งเป็นปริมาณที่มากพอที่จะปิดการใช้งานยีนที่สำคัญต่อการทำงานของสมองได้

การวิจัยนี้มีความหมายต่อสุขภาพของคุณอย่างไร

ศาสตร์แห่งการมีอายุยืนยาวและสูงวัย ตลอดจนข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการพัฒนาของมะเร็ง ขึ้นอยู่กับการศึกษาทางพันธุกรรมขั้นพื้นฐานในช่วงแรก ซึ่งเป็นการกำหนดขั้นตอนสำหรับการวิจัยเพิ่มเติมและพัฒนาวิธีการวินิจฉัยและการรักษา ในระหว่างนี้ ในฐานะปัจเจกบุคคล คุณต้องปรับปรุงสุขภาพของคุณด้วยการผสมผสานระหว่างโภชนาการ อาหารเสริมที่ตรงเป้าหมาย การออกกำลังกาย การนอนหลับที่มีคุณภาพ และการควบคุมความเครียด เพื่อรักษาผลกระทบของการกลายพันธุ์ที่หลีกเลี่ยงไม่ได้เหล่านี้

อ้างอิง:

1. Cagan, A. , Baez-Ortega, A. , Brzozowska, N. และคณะ อัตราการกลายพันธุ์ของร่างกายจะขยายตามอายุขัยของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ธรรมชาติ 604, 517–524 (2022) https://doi.org/10.1038/s41586-022-04618-z

2. มาร์ตินโคเรน่า ไอ, ฟาวเลอร์ เจซี, วาบิค เอ, ลอว์สัน เออาร์เจ, อบาสคัล เอฟ, ฮอลล์ เอ็มดับเบิลยูเจ, คาแกน เอ, มูไร เค, มาห์บูบานี่ เค, สแตรทตัน เอ็มอาร์, ฟิตซ์เจอรัลด์ อาร์ซี, แฮนด์ฟอร์ด พีเอ, แคมป์เบลล์ พีเจ, แซบ-พาร์ซี เค, โจนส์ พีเอช โคลนนิ่งโซมาติกกลายพันธุ์ตั้งรกรากในหลอดอาหารของมนุษย์ตามอายุ ศาสตร์. 2018 23 พ.ย.;362(6417):911-917. ดอย: 10.1126/science.aau3879. Epub 2018 18 ต.ค. PMID: 30337457; PMCID: PMC6298579.

3. Miller, M.B., Huang, A.Y., Kim, J. และคณะ การเปลี่ยนแปลงจีโนมทางร่างกายในเซลล์ประสาทโรคอัลไซเมอร์เดี่ยว ธรรมชาติ (2022) https://doi.org/10.1038/s41586-022-04640-1