Studie na modelu C. elegans ukazuje, že rovnováha mRNA v buňkách ovlivňuje délku života.

Proč někteří lidé žijí déle než jiní? Geny v naší DNA jsou důležité pro to, abychom se vyhnuli nemocem a udrželi si celkové zdraví, ale rozdíly v sekvenci genomu vysvětlují méně než 30 % přirozené variability lidského života.

Zkoumání účinků stárnutí na molekulární úrovni by mohlo osvětlit rozdíly v délce života, ale shromažďování dat v takové rychlosti, rozsahu a kvalitě, jaké je potřeba ke studiu tohoto jevu u lidí, je nemožné. Vědci se proto obracejí na červy (Caenorhabditis elegans). Lidé mají s těmito malými tvory mnoho biologických podobností, kteří se také přirozeně liší délkou života.

Výzkumníci z Centra pro genomickou regulaci (CRG) monitorovali tisíce geneticky identických červů v kontrolovaném prostředí. I když byly strava, teplota a vystavení predátorům a patogenům u všech červů stejné, mnoho z nich žilo déle nebo kratší dobu, než je průměr.

Studie vysledovala příčinu této variace ke změnám v hladinách mRNA v zárodečných buňkách (buňkách zapojených do reprodukce) a somatických buňkách (buňkách, které tvoří tělo). Rovnováha mRNA mezi těmito dvěma typy buněk se časem naruší neboli „odpojí“, což způsobuje, že někteří jedinci stárnou rychleji než jiní. Zjištění jsou publikována v časopise Cell.

Studie také zjistila, že rozsah a rychlost procesu oddělení je regulována skupinou nejméně 40 různých genů. Tyto geny hrají v těle mnoho různých rolí, od metabolismu až po neuroendokrinní systém. Studie však jako první ukazuje, že všechny interagují a způsobují, že někteří jedinci žijí déle než jiní.

Vypnutí některých genů prodloužilo životnost červů, zatímco vypnutí jiných ji zkrátilo. Tyto výsledky naznačují překvapivou možnost: přirozené rozdíly ve stárnutí u červů mohou odrážet náhodnost v aktivitě mnoha různých genů, což naznačuje, že jedinci byli vystaveni vypnutí mnoha různých genů.

„Zda se červ dožije 8 nebo 20 dní, závisí na zdánlivě náhodných rozdílech v aktivitě těchto genů. Někteří červi mají zřejmě jen štěstí, že mají ve správný čas aktivovanou správnou sadu genů,“ říká Dr. Matthias Eder, první autor článku a výzkumník z Centra pro genomickou regulaci.

Vyřazení tří genů – aexr-1, nlp-28 a mak-1 – mělo obzvláště dramatický vliv na variabilitu délky života, přičemž se rozsah zkrátil z přibližně 8 dnů na pouhé 4. Spíše než rovnoměrné prodloužení života všech jedinců, odstranění kteréhokoli z těchto genů významně prodloužilo životnost krátkodobě žijících červů, zatímco životnost nejdéle žijících červů zůstala prakticky nezměněna.

Vědci pozorovali stejné účinky na délku života, tedy na dobu strávenou ve zdraví, nikoli pouze ve fyzickém životě. Vyřazení pouhého jednoho z genů stačilo k neúměrnému zlepšení zdravého stárnutí u červů s krátkou délkou života.

„Nejde o to, abychom vyrobili nesmrtelné červy, ale o to, abychom proces stárnutí učinili spravedlivějším, než je nyní. V podstatě děláme to, co dělají lékaři – bereme červy, kteří by zemřeli dříve než jejich vrstevníci, a zlepšujeme je, pomáháme jim žít blíže jejich maximální potenciální délce života. Děláme to ale tak, že se zaměřujeme na základní biologické mechanismy stárnutí, spíše než abychom léčili pouze nemocné jedince. Díky tomu je populace v podstatě uniformnější a déle žijící,“ řekl Dr. Nick Stroustrup, hlavní autor studie a vedoucí týmu v Centru pro genomickou regulaci.

Studie se nezabývá tím, proč se zdá, že deaktivace genů nemá negativní vliv na zdraví červů.

„Několik genů může interagovat a po dosažení určitého věku zajistit vestavěnou redundanci. Je také možné, že jedinci žijící v bezpečném a pohodlném prostředí, jako je laboratoř, geny nepotřebují. V drsných podmínkách divočiny mohou být tyto geny pro přežití důležitější. Toto jsou jen některé z pracovních teorií,“ říká Dr. Eder.

Vědci k objevům dospěli vývojem metody, která měří molekuly RNA v různých buňkách a tkáních, a to v kombinaci se „Lifespan Machine“, zařízením, které sleduje celý život tisíců hlístic najednou. Hlístice žijí v Petriho misce uvnitř stroje, pod okem skeneru.

Zařízení filmuje hlístice jednou za hodinu a shromažďuje tak nepřeberné množství dat o jejich chování. Vědci plánují vytvořit podobný přístroj pro studium molekulárních příčin stárnutí u myší, jejichž biologie se více podobá lidské.