نورنیوز-گروه اجتماعی: یوانچنگ رایان لو تقریبا نفسش بند آمده بود، در حالی که منتظر بود همکار آزمایشگاهیش میکروسکوپ را تنظیم کند. روی لام پیش روی آنها نتایج آخرین تلاش لو برای بازگرداندن زمان در سلولهای عصبی شبکیه چشم بود. اگر موفق میشد، روشی که او استفاده میکرد میتوانست به بازگرداندن بینایی بزرگسالان مسن مبتلا به گلوکوم یا آبسیاه، یک بیماری مرتبط با سن که عصب بینایی را تخریب میکند، کمک کند و شاید روزی بتوان از آن برای جوانسازی اندامهایی مثل کلیه یا کبد و حتی مغز استفاده کرد.
نیمی از علت طول عمر ارثی است
به نقل از نیچر، لو سه سال را صرف امتحان کردن رویکردهای مختلف کرده بود و شکست خورده بود. اما این بار وضعیت متفاوت به نظر میرسید. او سه ژن را وارد چشم موشها کرده بود که باید سلولها را به حالت جوانتر توسعهای بازمیگرداند و زیر میکروسکوپ فکر میکرد نشانههایی از رشد جدید دیده میشود. حالا از همکارش میخواست که حدسهایش را تأیید کند.
لو میگوید: خیلی مضطرب بودم. وقتی نتیجه مشخص شد، لو به یاد میآورد که بالا و پایین میپرید و با همکارانش در اتاق میکروسکوپ دست میداد. با این حال نمیتوانست نگرانیاش را کنار بگذارد.
لو و همکارانش یکی از چندین گروهی بودند که تلاش میکردند سلولها را به «حالت جزئی بازبرنامهریزی» برای جوانتر شدن بازگردانند. حالا، هفت سال شلوغ بعد، کشف او اساس یک آزمایش بالینی است که قرار است امسال آغاز شود. این آزمایش یک آزمون حیاتی برای حوزهای در حال رشد است که محققان دانشگاهی و صنعتی را جذب کرده و همچنین میلیاردها دلار سرمایه خصوصی و توجه نخبگان فناوری سیلیکون ولی را جلب کرده است. این آزمایش سعی خواهد کرد به یک سؤال قابل توجه پاسخ دهد: آیا سلولهای پیر را میتوان به طور ایمن دوباره جوان کرد؟
برخی میگویند پاسخ میتواند مفهوم پیری را بازتعریف کند. میتواند راهی برای جوانسازی اندامهای پیر فراهم کند یا در افراطیترین و خوشبینانهترین حالت، کل بدن انسان را جوان کند. بازبرنامهریزی جزئی همچنین وعده میدهد فصل جدیدی برای کشف بنیادی ۲۰ سال پیش باشد که نشان داد سلولهای بالغ میتوانند به حالت شبیه سلولهای بنیادی جنینی بازبرنامهریزی شوند.
اما خطرات به اندازه وعدهها بزرگ هستند: اگر یک سلول بیش از حد به آن حالت شبیه سلول بنیادی نزدیک شود، ممکن است توانایی عملکرد درست را از دست بدهد و حتی سرطانی شود. وقتی سلولها هویت خود را از دست میدهند، میدانیم که این با برخی اشکال خطر همراه است.
عوامل جوانکننده
در سال ۲۰۰۶، شینیا یاماناکا، زیستشناس سلولهای بنیادی در آن زمان در دانشگاه کیوتو و همکارش کشف کردند که چهار پروتئین شناخته شده به عنوان «عوامل رونویسی» که بعدا عوامل یاماناکا نام گرفتند، میتوانند یک سلول بالغ را به یک سلول بنیادی پرتوان القایی (iPS) تبدیل کنند که قادر به پذیرش هویتهای جدید است. این کشف به عنوان یک پیشرفت انقلابی تلقی شد که راه را برای درمانهای مبتنی بر سلولهای بنیادی هموار میکند، جایی که سلولهای پرتوان القایی به سمت یک سرنوشت خاص هدایت میشوند و سپس به بیمار تزریق میشوند.
در فوریه، ناظران ژاپنی تأیید اولین درمانهای مبتنی بر سلول پرتوان القایی را برای نارسایی شدید قلب و بیماری پارکینسون تصویب کردند.
اما برخی محققان پرسیدند که آیا عوامل یاماناکا میتوانند برای کاربرد دیگری هم استفاده شوند. در سال ۲۰۱۰، پریم سینگ، زیستشناس کروماتین و همکارش فرد زاکوتو پیشنهاد کردند که محققان میتوانند ژنهای رمزگذار این عوامل را به طور کوتاه معرفی کنند و سپس قبل از اینکه سلولها کاملاً بازتنظیم شوند، آنها را خاموش کنند. سپس سلولها ممکن است جوانتر شوند بدون اینکه هویت خود را از دست بدهند.
در سال ۲۰۱۶، مقاله دیگری این حوزه نوظهور را به مرکز توجه آورد. خوان کارلوس ایزپیسوا بلمونته، زیستشناس سلولهای بنیادی و همکارانش گزارش کردند که عوامل یاماناکا را در موشها به صورت موقت و چرخهای روشن و خاموش کردهاند. این بیان چرخهای طول عمر حیوانات مدل با بیماری پرگرایا (پیری سریع) را افزایش داد. در موشهای پیر معمولی، عوامل باعث بهبود بازسازی عضلات و بافت پانکراس آسیبدیده شدند.
دانشمندان از عوامل یاماناکا برای جوانسازی سلولهای پوستی و کاهش بافت زخم، بهبود بازسازی عضلات و بازسازی سلولهای قلب پس از آسیب استفاده کردند. یک مطالعه حتی نشان داد که بیان چرخهای عوامل یاماناکا در مغز موشهای پیر عملکرد آنها در تستهای حافظه را بهبود میبخشد.
گروههای مختلف روشهایی برای ایمن کردن عوامل یاماناکا آزمایش کردند: برخی ژنها را چرخهای روشن و خاموش کردند، برخی دیگر فقط به صورت موقت فعال کردند، به امید اینکه سلولها زمان کافی برای بازبرنامهریزی کامل نداشته باشند. هرچند این روشها در موشها ایمن به نظر میرسید، اما هنوز شک و تردیدهایی درباره رها کردن سلولها با پتانسیل ناشناخته در بدن وجود داشت.
لو و دیگران تصمیم گرفتند یکی از عوامل، پروتئین c-Myc را حذف کنند، چون سطوح بالای آن میتواند سرطانزا باشد. در یک مطالعه جلب توجهکننده، محققان سه عامل باقیمانده را وارد سلولهای سراسر بدن موشهای پیر کردند.
آنها انتظار داشتند موشها بمیرند، اما ماهها گذشت و هیچ توموری شکل نگرفت. در عوض، چندین شاخص سلامت بهبود یافت و موشها طول عمر بیشتری نسبت به همتایان بازبرنامهریزی نشده خود داشتند.
چالشها و محدودیتها
آزمایش اولیه تنها روی ایمنی تمرکز دارد و تعداد شرکتکنندگان کم است. مشخص کردن دوز مناسب ممکن است دشوار باشد و اینکه آیا بازسازی رشد عصبی چشم واقعاً معادل بازگرداندن پیری است، محل بحث است. برخی محققان معتقدند این فقط یک مسئله عملکرد است، نه جوانی واقعی.
بازبرنامهریزی جزئی به خوبی با این مفهوم مطابقت دارد که پیری نه تنها توسط تجمع آسیبها، بلکه توسط تغییرات اپیژنتیکی سلولها هدایت میشود. عوامل یاماناکا با ماشین اپیژنتیک سلول تعامل دارند و برخی تغییرات را بازمیگردانند.
نتایج امیدوارکننده در موشها
در مطالعهای، بازبرنامهریزی جزئی سلولهای خاطرهای موشهای پیر و مبتلا به بیماری مشابه آلزایمر انجام شد. نه تنها حافظه موشها بهبود یافت، بلکه نشانههای اپیژنتیکی نادرست به حالت طبیعی بازگشت. این نشان میدهد که چشمانداز اپیژنتیکی این سلولها اهمیت بنیادی دارد.
چندین گروه به دنبال روشهای جایگزین برای بازتنظیم اپیژنوم هستند تا بدون خطر از دست دادن هویت سلولها، جوانسازی انجام شود.
آزمایشها نشان دادهاند که پاسخ سلولها به بازبرنامهریزی جزئی متفاوت است و درمان یک نوع سلول ممکن است برای سلولهای مجاور بسیار قوی باشد و باعث سرطان شود. بنابراین آزمایش بازبرنامهریزی کل بدن روی انسانها خطرناک خواهد بود، اما میتوان پروتئینها را به سلولهای خاص و حیاتی برای سلامت کلی بدن رساند.
به گفته محققان، شناسایی سلولهای کلیدی برای هدفگیری جوانسازی حیاتی است.
لو، اکنون نسبت به آینده خوشبین است و به مطالعه این روش ادامه میدهد تا بفهمد وقتی سلول در زمان به عقب برمیگردد، چه اتفاقی رخ میدهد. یک نسخه چاپی قاب شده از تصویری که او آن روز زیر میکروسکوپ دید، اکنون در اتاق نشیمن لو آویزان است. لو میگوید: در یک حرفه، کشفی که به درمان بالینی و کمک به انسانها برسد، بسیار نادر است.