تأخير أمراض الشيخوخة

عن شيخوخة الأسماك والبروتينات القابلة للطي وطريق جديد لتطوير المواد الطبية

ارتفع متوسط ​​العمر المتوقع بشكل ملحوظ خلال القرن العشرين، ومعه ارتفع معدل الإصابة بأمراض الشيخوخة. مع تقدم العمر (وخاصة من العقد الخامس من العمر)، تتطور الظواهر الفيزيائية - مثل تنكس الخلايا، وتلف الحمض النووي، وضعف جهاز المناعة، وخلل في طي البروتين (بحيث يتضرر هيكلها). وكل ذلك يؤدي إلى الإصابة بالأمراض، والإضرار بالصحة الجسدية والعقلية. ويحاول الباحثون إيجاد طرق لإبطاء معدل الشيخوخة (على سبيل المثال، طرق العلاج الجيني أو العلاج الدوائي)، لتقليل أو تأجيل أمراض الشيخوخة.ما هو السؤال: كيف ولماذا تحاكي البروتينات الموجودة في الجسم البروتينات التي تطوي بشكل غير صحيح؟

يقوم الدكتور إيتمار هاريل وفريقه من معهد علوم الحياة في الجامعة العبرية بدراسة بيولوجيا الشيخوخة في الفقاريات باستخدام نموذج مبتكر للبحث في هذا المجال: سمكة كيليفيش الأفريقية الفيروزية؛

يستمر العمر الافتراضي لهذه السمكة من أربعة إلى ستة أشهر فقط، لذلك من السهل نسبياً دراسة عمرها. الدكتور هاريل: "باستخدام هذه السمكة من الممكن فحص التلاعبات التي قد تؤثر على معدل الشيخوخة وتأخير الأمراض المدمرة المرتبطة بالعمر، بما في ذلك الأمراض العصبية، مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون، وكذلك السرطان والسكري وأمراض القلب والأوعية الدموية. "

وفي دراستهم الأخيرة، والتي حصلت على منحة بحثية من مؤسسة العلوم الوطنية، قام الدكتور هاريل وفريقه بفحص عملية طي البروتين في هذه السمكة، في معظمها، البروتينات الموجودة في الجسم - المنتجة من سلاسل الأحماض الأمينية -. لها بنية محددة ثلاثية الأبعاد تسمح لها بالعمل. هناك العديد من الأمراض التي تنتج عن اختلال سلسلة الأحماض الأمينية للبنية ثلاثية الأبعاد، وكذلك تلك المرتبطة بالشيخوخة (مثل مرض باركنسون والزهايمر). ولإتلاف وظيفتها، يمكن للبروتينات التي تطوي بشكل غير صحيح أن تنتشر وتلتصق ببروتينات أخرى. أراد الباحثون فهم البروتينات التي تتضرر مع تقدم العمر وما إذا كانت تتراكم في الأعضاء، ولهذا الغرض، قاموا بعزل الأنسجة من الأسماك الصغيرة والكبيرة مثل تلك المأخوذة من الدماغ والكبد والأمعاء والعضلات والأعضاء التناسلية والجلد، وقاموا باختبار هوية البروتينات الموجودة في هذه الأنسجة باستخدام طرق جينومية وجزيئية متقدمة. وحاولوا تحديد موقع تلك التي تخضع للتجميع الخاطئ، ومع ذلك لم يتم التخلص منها من الخلية ("التجميع"). لقد اكتشفوا في أنسجة الأسماك القديمة العديد من البروتينات التي تخضع لزيادة التجميع، وكان لكل عضو تم فحصه مزيج فريد من هذا القبيل. على سبيل المثال، البروتين المعيب الرئيسي الذي تم اكتشافه هو DDX5، والذي يرتبط بمعالجة المواد الوراثية الضرورية لوظيفة الدماغ، ولم يكتشف أي تجمع في أنسجة الأسماك الصغيرة. العديد من الأمراض التي تنتج عن خلل في طي سلسلة الأحماض الأمينية إلى البنية ثلاثية الأبعاد، وكذلك تلك المرتبطة بالشيخوخة (مثل مرض باركنسون والزهايمر)

وفي وقت لاحق، أدخل الباحثون البروتينات التالفة إلى مزارع الخلايا البشرية وفي أدمغة الفئران المسنة، ووجدوا باستخدام الطرق الجزيئية أن تراكم DDX5 يحدث أيضًا في الثدييات. علاوة على ذلك، اتضح أنه يمكن أن يصيب بروتينات أخرى، وبالتالي تبدأ أيضًا في الطي بشكل غير صحيح وتضعف وظيفتها. بعد ذلك، يخطط الباحثون لحقن بروتينات معيبة مثل DDX5 في أدمغة الأسماك وفحص كيفية تأثرها بهذا.

يقول الدكتور هاريل: "يساعدنا هذا البحث على فهم أن هناك بروتينات تتعرض لتراكم متزايد مع تقدم العمر وتتصرف مثل البريونات (البروتينات المعدية). الآن من المهم بالنسبة لنا أن نعرف لماذا يتصرفون بهذه الطريقة ومتى يحدث لهم ذلك، وفي أي مرحلة من حياتهم. إذا فهمنا، على سبيل المثال، أنه في وقت معين من دورة الحياة تتأثر البروتينات بعملية ما في الجسم تؤدي إلى تجميعها - فقد نكون قادرين على تطوير استراتيجيات من شأنها إيقاف هذه العملية؛ سنحاول فهم الأساس الكيميائي الحيوي للبروتينات التالفة، وتطوير مواد طبية من شأنها تثبيطها".

الحياة نفسها:

الدكتور إيتمار هرئيل، 40 عاما، حاصل على درجة ما بعد الدكتوراه في علم وراثة الشيخوخة في جامعة ستانفورد، ويعيش في القدس، متزوج من غي (باحث علوم الكمبيوتر في الجامعة العبرية) وأب لألون (3 سنوات ونصف). يحب الغوص والطهي والأكل والسفر والرسم وتوجيه مجموعته في المختبر ("أنا أستمتع بالنظر إلى الاكتشافات البحثية من خلال عيون الباحثين الشباب").

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• باحثون في المملكة المتحدة: الإصابة الشديدة بكورونا تعادل عشرين عاما من الشيخوخة
• تمكن العلماء من تحديد الجينات التي تؤثر على عملية الشيخوخة الصحية
• حول الشيخوخة - والأبحاث التي قد تظهر كيفية إيقافها