นักวิทยาศาสตร์ สามารถลดการเสื่อมสภาพของเซลล์มนุษย์และยืดอายุขัยของหนูด้วยการใช้การบำบัดที่เพิ่มความยาวเทโลเมียร์ ซึ่งเป็น DNA ที่ปลายโครโมโซมของเรา
ประเด็นสำคัญ:
การที่เทโลเมียร์สั้นลงทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของเซลล์/เซลล์ชรา ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีอายุมากและไม่เพิ่มจำนวน (การแก่ชรา) ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุ
การฟื้นฟูเพิ่มความยาวเทโลเมียร์ในเซลล์ของมนุษย์ที่มีอายุมากขึ้น จะช่วยลดการเสื่อมสภาพของเซลล์
การบำบัดฟื้นฟูความยาวของเทโลเมียร์ช่วยยืดอายุขัยของหนูสูงอายุได้ 20%
เทโลเมียร์ ของเราจะสั้นลงเมื่อเราอายุมากขึ้นทำให้ระบบการซ่อมแซม DNA ของเราทำงานผิดปกติ ในการตอบสนอง เซลล์ที่ได้รับผลกระทบจะเปลี่ยนไปสู่สภาวะที่เสื่อมสภาพ/ชราภาพ โดยหลั่งโมเลกุลที่เรียกว่า Senescence-associated secretory phenotype (SASP) สารในกลุ่ม SASP จะมีหลายชนิด ซึ่งจะมีโมเลกุลที่กระตุ้นให้เซลล์ที่อยู่โดยรอบเกิดการเสื่อมสภาพตามไปด้วย เมื่อเซลล์ที่อยู่รอบเสื่อมสภาพและขยายเพิ่มจำนวนมากขึ้น ก็สามารถนำไปสู่โรคที่เกี่ยวข้องกับอายุ รวมทั้งมะเร็งได้ เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์พยายามค้นหาวิธีลดเซลล์ชราและปัจจัย SASP เพื่อชะลอ ป้องกัน หรือฟื้นฟูกระบวนการชรา
ปัจจุบัน นักวิจัยจากสถาบันวิจัย Houston Methodists ในเท็กซัสได้รายงานในวารสาร European Heart Journal ว่าพวกเขาสามารถลดอันตรายของการชราภาพและยืดอายุขัยของหนูได้โดยการขยายความยาวเทโลเมียร์ โมจิริและเพื่อนร่วมงานใช้เอนไซม์ที่เรียกว่า เทโลเมอเรส (Telomerase) เพื่อยืดเทโลเมียร์ของเซลล์มนุษย์ที่แก่ก่อนวัย ทำให้ลดการชราภาพได้ ส่งผลให้เซลล์หลอดเลือดขยายตัวเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ยังแสดงให้เห็นว่า อายุขัยของหนูที่แก่ก่อนวัยนั้น ยาวนานขึ้นด้วยการบำบัดด้วยยีนเทโลเมอเรส
เพิ่มความยาวเทโลเมียร์ช่วยชะลอความแก่ชราในเซลล์มนุษย์
โมจิริและเพื่อนร่วมงานได้ตรวจสอบผลของเทโลเมอเรสกับเซลล์จากผู้ป่วยที่เป็นโรค Hutchinson-Gilford progeria syndrome (HGPS) ซึ่งเป็นกลุ่มอาการที่แก่เร็วก่อนวัย ที่เกี่ยวข้องกับการแก่ของหลอดเลือดก่อนวัยอันควร การเสื่อมของเซลล์บุผนังหลอดเลือด (ECs: Endothelial cells) ซึ่งเป็นเซลล์ที่อยู่ในหลอดเลือดของเรา เป็นสาเหตุหลักของการแก่ชราของหลอดเลือด ตามที่คาดไว้จากเซลล์ที่มีอายุมากขึ้น ผู้วิจัยแสดงให้เห็นว่า HGPS ECs จะมีจำนวนเซลล์ที่แก่และปัจจัย SASP เพิ่มมากขึ้นตามที่คาดการณ์ไว้
จากการรักษา HGPS ECs ด้วย telomerase นักวิจัยสังเกตเห็น ความยาวของ telomere เพิ่มขึ้นและการทำงานของ EC ที่ดีขึ้น รวมถึงการเพิ่มจำนวนของเซลล์มากขึ้น นอกจากนี้ การบำบัดด้วยเทโลเมอเรส ยังช่วยลดความชราภาพ (เซลล์เสื่อมสภาพและปัจจัย SASP)
นอกจากนี้ เซลล์กล้ามเนื้อที่ช่วยให้หลอดเลือดของเราขยายและหดตัว (เซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด) อาจเพิ่มจำนวนได้อีกครั้ง เนื่องจาก EC ลดการปล่อยสาร SASP ดังนั้นการบำบัดด้วยเทโลเมอเรสจึงช่วยบรรเทาความบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับการแก่ชราของหลอดเลือดโดยป้องกันการแพร่กระจายของการชราภาพ
Mojiri et al., 2021 | Eur - เทโลเมียร์ ชะลอความชราของหลอดเลือด การรักษาเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือด (VSMC) ด้วยอาหารเลี้ยงเชื้อ (CM) — ที่มี SASP — จาก progeria ECs (สีแดง) จะไปลดการเพิ่มจำนวนเซลล์ (Fold Change VSMC count) เมื่อเปรียบเทียบกับการรักษา VSMC ด้วย CM — โดยไม่มี SASP — จาก EC ที่ไม่ใช่ progeria (สีดำ ). อย่างไรก็ตาม การรักษาด้วยเทโลเมอเรส (สีน้ำเงิน) จะช่วยฟื้นฟูการเพิ่มจำนวนนี้
การเพิ่มความยาวเทโลเมียร์ช่วยยืดอายุขัยของหนู
โมจิริและเพื่อนร่วมงานได้ทดสอบผลของการรักษาด้วยเทโลเมอเรสหนูทดลองที่เป็นโรคโพรจีเรีย (หนูเร่งให้แก่เร็ว) ในการทำเช่นนั้น พวกเขาได้ฉีดยีนเทโลเมอเรสเข้าไปในหางของหนูโพรจีเรีย เทโลเมอเรสไม่เพียงช่วยยืดอายุขัยของหนูสูงวัยได้ถึง 20% เท่านั้น แต่ยังช่วยลดความบกพร่องของหลอดเลือด เช่น การลดอักเสบและความเสียหายของ DNA ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการบำบัดด้วยเทโลเมอเรสมีผลในการต่อต้านวัยชราในหนู
Mojiri et al., 2021 | Eur - เทโลเมียร์ที่ยาวขึ้นช่วยยืดอายุขัย เมื่อเปรียบเทียบกับหนูปกติ (สีดำ) อายุขัยของหนูโพรจีเรีย (สีแดง) จะสั้นกว่า อย่างไรก็ตาม การรักษาหนูโพรจีเรียด้วยเทโลเมอเรส (สีน้ำเงิน) จะช่วยยืดอายุขัยของพวกมัน เส้นประแสดงถึงระยะขอบของข้อผิดพลาด
การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่า การบำบัดด้วยยีนเทโลเมอเรสสามารถยืดอายุขัยและบรรเทาอาการชราต่างๆในหนูได้ แม้แต่การบำบัดด้วยยีนทางจมูกที่มีเทโลเมอเรสก็แสดงให้เห็นว่าสามารถยืดอายุหนูได้ โมจิริและเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่า ผลในการต่อต้านวัยของการรักษาด้วยเทโลเมอเรสอาจเกิดจากการชะลอความเสื่อมสภาพ แม้ว่าการเสื่อมสภาพจะสามารถบรรเทาลงได้ด้วยสารที่เรียกว่าสารเซโนไลติกส์ (senolytics) ซึ่งจะเลือกกำจัดเซลล์การชราภาพออกไป แต่อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการรักษาภาวะที่เกี่ยวข้องกับอายุก็คือการบำบัดด้วยเทโลเมอเรส
การบำบัดต่อต้านความชราด้วยเทโลเมอเรส (Telomerase Anti-Aging Therapy )
ความเสียหายของ DNA จะกระตุ้นระบบซ่อมแซม DNA ของเรา ส่งผลให้เซลล์เข้าสู่สภาวะเสื่อมสภาพ เมื่อเทโลเมียร์ของเราสั้นลงจนถึงความยาววิกฤต ระบบซ่อมแซม DNA เหล่านี้จะเริ่มทำงาน ดังนั้นอาจเป็นไปได้ว่า เทโลเมียร์ที่สั้นลงมีส่วนทำให้เกิดความชราโดยกระตุ้นให้เกิดความชราภาพ แม้ว่าเทโลเมอเรสจะทำงานในระหว่างการพัฒนาของเซลล์ แต่ก็ไม่มีเทโลเมอเรสอยู่ในเซลล์ส่วนใหญ่ของเรา ดังนั้นการฟื้นฟูเทโลเมอเรสเพื่อให้เทโลเมียร์ของเรายาวขึ้น จึงเป็นโอกาสในการป้องกันความเสียหายของ DNA ความเสื่อมภาพ และความแก่ชรา
ปัญหาสำคัญในการฟื้นฟูเทโลเมอเรสก็คือ สามารถกระตุ้นการเติบโตของเนื้องอกได้ด้วย เนื่องจากเทโลเมอเรสถูกกระตุ้นในเซลล์มะเร็งส่วนใหญ่ ปัจจุบันมีการศึกษาทางคลินิกที่ทดสอบผลของการยับยั้งเทโลเมอเรสเพื่อรักษามะเร็ง แม้ว่าการบำบัดด้วยยีนเทโลเมอเรสจะเป็นทางเลือกหนึ่งในการรักษา แต่ตัวกระตุ้นเทโลเมอเรสก็เป็นอีกทางเลือกหนึ่ง สารกระตุ้นเทโลเมอเรสสามารถพบได้ตามธรรมชาติในพืช รวมถึงเคอร์คูมิน, เรสเวอราทรอล และเควอซิทินซึ่งทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นว่า มีฤทธิ์ในการต่อต้านวัยชรา สารกระตุ้นเทโลเมอเรสตามธรรมชาติดังกล่าวมีจำหน่ายในรูปแบบผลิตภัณฑ์เสริมอาหารด้วย
Model & Dosage
Model: Prematurely aged (progeria) mice
Dosage: Tail vein injection of mTERT (mouse telomerase) lentiviral constructs
Source
Mojiri A, Walther BK, Jiang C, Matrone G, Holgate R, Xu Q, Morales E, Wang G, Gu J, Wang R, Cooke JP. Telomerase therapy reverses vascular senescence and extends lifespan in progeria mice. Eur Heart J. 2021 Nov 7;42(42):4352-4369. doi: 10.1093/eurheartj/ehab547. PMID: 34389865; PMCID: PMC8603239.
References
1. Bernardes de Jesus B, Vera E, Schneeberger K, Tejera AM, Ayuso E, Bosch F, Blasco MA. Telomerase gene therapy in adult and old mice delays aging and increases longevity without increasing cancer. EMBO Mol Med. 2012 Aug;4(8):691-704. doi: 10.1002/emmm.201200245. Epub 2012 May 15. PMID: 22585399; PMCID: PMC3494070
2. Rossiello F, Jurk D, Passos JF, d’Adda di Fagagna F. Telomere dysfunction in ageing and age-related diseases. Nat Cell Biol. 2022 Feb;24(2):135-147. doi: 10.1038/s41556-022-00842-x. Epub 2022 Feb 14. PMID: 35165420; PMCID: PMC8985209.
3. Kuru, G., Üner, G. & Bedir, E. Is telomerase a hidden player? Therapeutic potential of natural telomerase activators against age-related diseases. Phytochem Rev (2022). https://doi.org/10.1007/s11101-022-09829-w