همه آدمها پیر میشوند اما دانشمندان نمیتوانند به درستی چرایی این فرآیند را درک کنند. حالا یک تحقیق در UCLA ساعتی بیولوژیکی در ژنومهای انسان کشف کرده است که ممکن است دلیل بالا رفتن سن بدن انسان را روشن کند و همچنین راهنمایی باشد برای کشف چگونگی کاهش سرعت فرآیند پیر شدن انسان. به علاوه ممکن است این یافتهها در تحقیقات سلولهای بنیادی و سرطان دیدگاههای ارزشمندی ارائه دهد.
در حالی که پیش از این ساعتهای بدن که کشف شده بودند به هورمونها، بزاق و تلومر مرتبط بودند، این تحقیق جدید نخستین تحقیقی است که یک ساعت (زمانشمار) داخلی قادر به اندازهگیری سن اندامها، بافتها و انواع سلولهای مختلف بدن انسان را شناسایی میکند. بر خلاف انتظار، این ساعت همچنین نشان داده است که برخی از بخشهای بدن، مانند بافت سینهی زنان، سریعتر از سایر قسمتهای بدن پیر میشود.
استیو هورواث، استاد ژنتیک انسانی در دانشکده پزشکی UCLA و همچنین استاد آمار حیاتی دانشکده بهداشت عمومی این دانشگاه میگوید: «برای مبارزه با پیر شدن، ما نخست نیاز داریم راهی برای اندازهگیری آن بیابیم. یافتن محل دقیق گروهی از نشانگرهای زیستی که زمان را در بدن حفظ میکنند، یک پروژهی پیچیدهی چهار ساله بوده است. هدف من از اختراع این ساعت کمک به دانشمندان برای فهم بهتر آن چیزی است که سرعت فرآیند پیر شدن انسان را تند و کند میکند.»
هورواث برای ساخت این ساعت بر روی متیلاسیون که یک فرآیند طبیعی است که به صورت شیمیایی DNA را دگرگون میکند، تمرکز کرد. در این فرآیند یک گروه متیل جایگزین اتمهای هیدروژن میشود. هورواث بین 121 دسته دادهای که پیش از این توسط محققانی که بر روی متیلاسیون در بافتهای سالم و سرطانی انسان مطالعه میکردند، جمعآوری شده بود، وارسی و مطالعه کرد.
هورواث با جمعآوری اطلاعات از نزدیک به 8000 نمونه از بین 51 نوع بافت و سلول گرفته شده از بدن، چگونگی تاثیر سن بر روی سطوح متیلاسیون DNA از پیش از تولد تا 101 سالگی را تنظیم کرد. برای ساخت این ساعت، وی روی 353 نشانگری را که با سن تغییر میکنند و در بدن وجود دارند تمرکز کرد. هورواث میزان موثر بودن ساعت را با مقایسهی سن بیولوژیکی بافتها با سن به ترتیب شکلگیری آنها امتحان کرد. وقتی دقیق بودن این ساعت به کرّات ثابت شد، او به شدت خوشنود و حتی کمی متعجب شد. او میگوید: «اینکه کسی بتواند ساعتی بسازد که به درستی زمان را در آناتومی انسان حفظ و نگهداری کند تعجبآور است. روش من به واقع قسمتهای بسیار متفاوتی از بدن را با هم مقایسه کرد: مغز، قلب، ریهها، کبد، کلیه و غضروف.»
اگرچه در بیشتر نمونهها سن بیولوژیکی با سنی که به ترتیب شکلگیری واقعی آن نمونه بود مطابقت میکرد، برخی نمونهها هم بودند که متفاوت عمل میکردند. برای مثال هورواث کشف کرد که بافت سینهی زن سریعتر از سایر قسمتهای بدن وی پیر میشود. وی میگوید: «بافت سینهی سالم نزدیک 2 تا سه سال پیرتر از سایر قسمتهای بدن یک زن است. اگر زنی سرطان سینه داشته باشد، بافت سالمِ نزدیک به تومور به طور متوسط دوازده سال از سایر قسمتهای بدن او پیرتر است.»
نتایج این تحقیق ممکن است علت شیوع سرطان سینه در میان زنان را توضیح دهد. این ساعت بافت تومور را 36 سال پیرتر از متوسط بافتهای بدن نشان میدهد. این موضوع میتواند نشان دهد که چرا سن یک عامل افزایش خطر در بسیاری از سرطانها در هر دو جنسیت است.
هورواث سپس سلولهای بنیادی پرتوان را بررسی کرد. سلولها بالغ که دوباره تا یک حالت سلولبنیادی جنینی مانند برنامهریزی شدهاند، که این امر آنها را قادر به تبدیل شدن به هر سلولی در بدن میکند به علاوه تقسیم این سلولها به طور نامحدودی ادامه مییابد.
وی میگوید: «تحقیق من نشان میدهد که تمام سلولهای بنیادی تازه متولد هستند. مهمتر از آن، فرآیند تبدیل سلولهای یک فرد به سلولهای بنیادی پرتوان، ساعت سلولها را دوباره صفر میکند.» در اصل این کشف اثبات میکند که دانشمندان میتوانند ساعت بیولوژیک بدن را به اول برده و باعث شوند از صفر شروع کند.
هورواث گفته است: «سوال اصلی این است که آیا ساعت بیولوژیک فرآیند پیر شدن را کنترل میکند؟ اگر اینطور باشد، این ساعت نشانگر زیستی مهمی برای مطالعهی روشهای جدید درمانی برای جوان نگه داشتن انسان میشود.»
در نهایت هورواث کشف کرد که سرعت ساعت بنا به سن فرد زیاد و کم میشود. او در توضیح میگوید: «سرعت حرکت ساعت ثابت نیست. وقتی ما تازه به دنیا آمدهاند بسیار سریعتر حرکت میکند و در رشد از کودکی تا نوجوانی این روند ادامه مییابد تا اینکه وقتی به 20 سالگی میرسیم شروع به کاهش به یک میزان ثابتی میکند.»
در یافتهای غیرمنتظره این تحقیق نشان داد که سلولهای کودکان مبتلا به پروژریا، یک بیماری ژنتیکی که باعث رشد نارس میشود، عادی بودند و سن واقعی و به همان ترتیب شکلگیری خود را نشان میدادند.
تحقیق بعدی هورواث بررسی این موضوع است که آیا متوقف کردن این ساعت میتواند جلوی فرآیند پیر شدن را بگیرد یا خطر سرطان را افزایش میدهد. وی همچنین بررسی میکند که آیا ساعتی مشابه این ساعت در موش هم وجود دارد یا خیر.