Habang nakaupo ka rito habang binabasa ang artikulong ito, ang iyong mga selula ay umaalis sa iyong katawan na gumaganap ng lahat ng magkakaibang mga biochemical na reaksyon na kinakailangan upang magpatuloy ka. Habang umiinom sila, nakakaipon sila ng mga mutasyon, nakakalason sa kapaligiran ng panahon, at sinusubukan ang kanilang makakaya na sumipsip ng mga sustansya mula sa hindi gaanong perpektong diyeta.

Sa paglipas ng panahon, nagsisimula nang humina ang ating mga selula. Ang ating dating handa na mga biyolohikal na sundalo, manggagawa, at tagapagtanggol ay hindi na tulad ng dati. Tayo ay tumatanda… palagi. Ang katotohanang ito sa pangkalahatan ay tinatanggap na ngayon ay higit na isang pansamantalang balakid ng ilang mga optimistikong mananaliksik dahil sa mga kamakailang pagtuklas na may mahabang buhay na larangan na umuugong sa usapan tungkol sa imortalidad.

Bakit ang biglaang pagbabago, maaari mong itanong? Sa totoo lang, hindi na bagong uso ang paghahanap ng imortalidad. Ang mga paghahanap para sa bukal ng kabataan at mga elixir para sa buhay na walang hanggan ay umiral na mula pa noong simula ng sangkatauhan mismo. Gayunpaman, ang mga kamakailang eksperimento sa larangan ng mahabang buhay ay nagdulot ng mga kawili-wiling bagong obserbasyon na nag-iiwan sa atin ng pag-iisip kung talagang hindi maiiwasan ang pagtanda, o kung isa lamang itong sakit na naghihintay ng lunas sa ating pagtuklas.

Sa mga seksyon sa ibaba, tatalakayin ko ang tatlong pangunahing eksperimento mula sa huling dalawang dekada na higit na nagpasulong sa larangan ng mahabang buhay at tagal ng kalusugan pananaliksik. Nilinaw ng mga pag-aaral na ito na kung umiiral ang gayong landas tungo sa imortalidad, hindi ito nakasalalay sa ilang nakatagong fountain o mahiwagang potion, ngunit sa halip ay sa pag-unawa sa nakatagong mundo sa loob ng ating sariling mga selula at tisyu.

Pag-aaral ng Parabiosis

Ang isang tanda ng kabataan ay ang kakayahan ng katawan mga selula ng ninuno upang palitan ang mga luma o nasira na mga cell ng mga bago. Habang tayo ay tumatanda, ang kakayahang ito ay kumukupas at hindi na natin mapupunan muli ang ating mga tisyu ng mga bagong selula na may parehong kahusayan. Ito ay humahantong sa mga problema tulad ng pagkasayang ng kalamnan at pagbaba sa paggana ng organ. Noong 2005, ang mananaliksik ng Stanford na si Dr. Thomas Rando at mga kasamahan ay naglathala ng isang papel na nagsisiyasat sa mga epekto ng edad sa kakayahan ng mga satellite cell, isang uri ng kalamnan. cell ng ninuno, upang dumami at muling makabuo. (Conboy et al., 2005). Ang mga nakaraang pag-aaral na isinagawa ng lab na ito ay nagpakita na ang mga may edad na satellite cell ay bumababa ang kapasidad na makabuo ng mga bagong cell (aka, "regenerative potential") ay hindi dahil sa mga panloob na pagbabago sa loob ng cell, ngunit sa halip ay isang kakulangan ng mga panlabas na pagbabagong-buhay-pag-activate ng mga pahiwatig mula sa kapaligiran (Conboy et al., 2003). Sa madaling salita, walang mali sa cell mismo, ngunit sa kapaligiran nito, na naging dahilan upang huminto ito sa muling pagbuo.

Ang circulatory system ay isang nutrient delivery system na tumutulong sa paghubog sa kapaligiran ng isang cell. Ginagawa ito sa pamamagitan ng pagbibigay sa cell ng mga materyales na kailangan nito para gumana. Noong 2005, tinanong ng Rando lab kung ang pagpapalit ng sistema ng sirkulasyon ng isang may edad na organismo ng isang nakababatang hayop ay maaaring magpanumbalik ng activation at paglaganap ng mga lumang satellite cell. Upang imbestigahan ang tanong na ito, ang mga mananaliksik ng Rando lab ay nag-opera sa mga sistema ng sirkulasyon ng isang bata at lumang mouse sa isang pamamaraan na tinatawag na parabiosis. Matapos i-sync ang mga sistema ng sirkulasyon ng mga daga, ang mga satellite cell mula sa mga may edad na daga ay mas nakakagawa ng mga bagong cell na nagpapakita ng potensyal na pagbabagong-buhay na katulad ng sa mga satellite cell sa mga batang daga. Ang isang karagdagang pag-aaral ay nagdokumento din ng epekto ng parabiosis sa pagpapalawig ng habang-buhay. Sa pag-aaral na ito, ang mga daga ay konektado ng parabiosis sa loob lamang ng tatlong buwan bago paghiwalayin. Ang pagiging nakalantad sa isang mas kabataan na sistema ng sirkulasyon ay nagpapataas ng kahabaan ng buhay ng mga daga mula 125 hanggang 130 na linggo, sa pangkalahatan ay isang 5% na pagtaas sa habang-buhay (Zhang et al., 2021).

Nagpapabata ng Cerebral Spinal Fluid

Habang ang mga pag-aaral ng parabiosis ay isang kapana-panabik na hakbang pasulong, ang kanilang mga implikasyon ay limitado sa mga tisyu na mas naa-access sa sistema ng sirkulasyon. Ang gitnang sistema ng nerbiyos (CNS), sa kabilang banda, ay hindi madaling ma-access. Ang CNS ay protektado ng barrier ng dugo-utak, isang sistema ng mahigpit na pinagsanib na mga epithelial cell na nagpoprotekta sa ating nervous system mula sa mga potensyal na nakakapinsalang bakterya at mga virus na umiikot sa ating dugo. Habang ang mga selula sa ating CNS edad, tayo ay nagiging mas nanganganib na magkaroon ng mga sakit na neurodegenerative tulad ng Alzheimer's at Sakit sa Parkinson. Samakatuwid, ang paghahanap ng isang paraan upang pabatain ang mga selula ng CNS ay napakahalaga din para sa tagal ng kalusugan at mahabang buhay.

Upang matugunan ang pag-aalalang ito, ang mga mananaliksik ng Stanford na sina Dr. Tal Iram at Dr. Tony Wyss-Coray ay nag-imbestiga kung ang muling pagdadagdag ng cellular na kapaligiran ay maaaring magkaroon ng katulad na mga epektong anti-aging sa CNS gaya ng nakikita sa ibang mga tisyu. Sa halip na iugnay ang mga sistema ng sirkulasyon ng matanda at batang daga (nagbibigay-daan sa pagpapalitan ng dugo at plasma), nagsagawa sila ng pagsasalin ng CSF—isang pamamaraan na nagpapalitan ng tserebral spinal fluid (CSF) ng mga lumang daga kasama ng mga batang daga.

Sa kanilang pag-aaral, ipinakita ni Dr. Wyss-Coray at Dr. Iram na ang paglalagay ng batang CSF (mula sa parehong mga daga at mga tao) sa ventricular system ng mga lumang daga ay nagpabuti ng mga pangunahing pag-andar sa mga selula ng CNS ng mga matatandang hayop. Sa partikular, ang pagsasalin ng CSF ay tumaas ang paglaganap at pagkita ng kaibhan ng mga populasyon ng oligodendrocyte progenitor cell (OPC). Ang mga OPC ay mga cell na nagdudulot ng mga mature na Oligodendrocytes, isang uri ng glial cell sa utak na responsable sa pagbabalot ng ating mga neuron sa isang fatty conductive substance na tinatawag na myelin na tumutulong sa neuronal na komunikasyon.

Habang tumatanda tayo, ang dami ng puting bagay (ang tissue sa ating utak na binubuo ng myelinated neurons) ay bumababa, na negatibong nakakaapekto sa cognitive function. Samakatuwid, ang isang implikasyon ng mga resulta ni Dr. Wyss-Coray at Dr. Iram ay ang pagpapanumbalik ng mga OPC ay maaaring humadlang sa pagkawala ng white matter at makahadlang sa pagbaba ng cognitive habang tayo ay tumatanda. Kapansin-pansin, ang isa pang pag-aaral mula sa Wyss-Coray lab noong 2014 ay nagpakita ng mga positibong epekto sa pag-andar ng nagbibigay-malay at synaptic plasticity sa mas lumang mga daga pagkatapos sumailalim sa parabiosis surgery (Villeda et al., 2014).

Ang mga pag-aaral ng parabiosis at CSF transfusion na ito ay pundasyon sa pagtatatag ng kahalagahan ng kapaligiran ng isang cell sa paggana nito at pagtanda ng biyolohikal, ngunit hindi nila sinagot ang susunod na mahalagang tanong: Kung alam nating may mali sa kapaligiran, ano ang partikular na mali dito? Ang pagsagot sa tanong na ito ay magbibigay-daan sa amin na bumuo ng mga therapy upang baguhin ang kapaligiran ng aming mga cell na nagpapahintulot sa kanila na bumalik sa kanilang mas kabataan.

Ang Horvath Clock

Ang mga pag-aaral ng Wyss-Coray at Rando ay nagpakita sa amin kung ano ang nangyayari sa labas ng aming mga cell ay mahalaga—ngunit paano ang tungkol sa kung ano ang nangyayari sa loob? Kung sumisid tayo sa ating mga selula lampas sa plasma membrane, lampas sa cytosol, at sa nucleus—ang command center ng cell—makikita natin ang ating DNA. Ang DNA ay maaaring isipin bilang koleksyon ng mga tagubilin na ginagamit ng ating mga cell upang gumana. Bukod pa rito, ang ating DNA ay may tinatawag na epigenome, isang pattern ng mga marka na nasa ibabaw ng ating mga gene at kinokontrol kung saan at kailan sila ipapakita sa cell. Habang tumatanda tayo, ang mga epigenetic pattern tulad ng DNA methylation umepekto gene pagpapahayag. Sa ilang mga kaso, ang pag-iipon o pagkawala ng ilang mga pattern ng DNA methylation ay maaaring maging sanhi ng mahabang buhay na nauugnay na mga gene upang masugpo (Salas-Pérez et al., 2019). Pinipigilan nito ang paggana ng cell at sa huli ay nagiging mas matanda tayo, pakiramdam, at kumilos. Noong 2011, ipinakita ni Dr. Steve Horvath, isang human genetics at biostatistics researcher sa UCLA, ang Ugnayan sa pagitan ng mga pattern ng DNA methylation at pagtanda, na lumilikha ng bagong biochemical benchmark para sa kalusugan ng cellular na tinutukoy ngayon ng mga mananaliksik bilang epigenetic clock (Blocklandt et al., 2011; Horvath, 2013).

Sa sandaling lumabas ang balita tungkol sa epigenetic na orasan ni Horvath, sinimulan ng mga siyentipiko na masigasig na tuklasin ang posibilidad na baligtarin ang mga epigenetic pattern upang ibalik ang orasan (Rando & Chang, 2012). Ang mga pag-aaral ay nag-ulat na ang pagpapanatili ng malusog na personal na mga pagpipilian sa pamumuhay tulad ng pag-eehersisyo at pagkain ng isang mahusay na diyeta ay maaaring makatulong sa mga cell na mapanatili ang mga epigenetic pattern na mas malapit na katulad ng mga matatagpuan sa mas batang mga cell, ngunit ang mga pagbabagong ito ay maaari lamang ibalik ang orasan sa ngayon (Quach et al., 2017 ). Naghahanap na ngayon ang mga mananaliksik ng iba pang paraan upang mai-edit ang epigenome. Gamit ang mga bagong tool sa aming pagtatapon, tulad ng CRISPR, posible para sa amin na pumasok at manu-manong baguhin ang mga epigenetic pattern sa aming DNA. Maraming gawain ang kasalukuyang ginagawa sa larangang ito (ibig sabihin, Lau at Suh et al., 2017), ngunit mahalagang tandaan na hindi pa rin natin alam kung hanggang saan ang direktang kontribusyon ng epigenome sa proseso ng pagtanda at kung ang pag-edit nito ay magkakaroon ng nilalayong anti-aging effect.

Sa Konklusyon ...

Ipinapakita ng mga pag-aaral na ito na malapit na tayo sa pag-unlock ng mga siyentipikong sikreto ng mahabang buhay. Sinasabi na ang unang taong nabuhay hanggang 150 ay ipinanganak na!

Dahil sa mga kamakailang pagsulong, mahirap isipin na hindi natin mapapahaba ang buhay ng tao nang higit sa kasalukuyang limitasyon nito. Ngunit, kung ang pagtanda ay isa pang sakit na naghihintay ng lunas ay isang bagay na pinagtatalunan. Ang oras lamang ang magsasabi kung ang agham ay maaaring madaig ang mortalidad.

Bagama't ang ilan ay naniniwala na hindi tayo dapat pumasok sa larong ito ng talino, isang bagay ang tiyak: ang pag-usisa ay isang mahalagang bahagi ng ating sangkatauhan at habang tayo ay nabubuhay, ang ating pag-uusisa ay palaging magtutulak sa atin na maghanap ng mga sagot sa nagtatagal na tanong na ito. .

Ang oras lamang ang magsasabi kung ang agham ay maaaring madaig ang mortalidad

Tungkol sa Ang May-akda

Nakatanggap si Arielle Hogan ng BS sa Biology at BA sa French mula sa University of Virginia. Siya ngayon ay hinahabol ang isang Ph.D. sa Neuroscience sa NSIDP program sa UCLA. Nakatuon ang kanyang pananaliksik sa pinsala sa CNS at pag-aayos ng neural. Sa partikular, sinasaliksik niya ang differential intrinsic transcriptional programs na nagbibigay-daan para sa PNS regeneration at sinisiyasat kung paano ang mga transcriptional program na ito ay maaaring ma-induce sa mga modelo ng CNS injury upang i-promote ang regeneration. Nasisiyahan din siya sa pag-aaral tungkol sa biomechatronics at brain-machine interface (BMI), pati na rin ang pakikilahok sa science outreach at pagtuturo. Sa labas ng lab, gumugugol siya ng oras sa pagsasanay ng kanyang Pranses, paglalaro ng basketball, panonood ng mga pelikula (kahit ang mga hindi maganda), at paglalakbay. Para sa karagdagang impormasyon tungkol kay Arielle Hogan, pakibisita ang kanyang buong profile.

Mga sanggunian

Bocklandt, S., Lin, W., Sehl, ME, Sánchez, FJ, Sinsheimer, JS, Horvath, S., & Vilain, E. (2011). Epigenetic predictor ng edad. PLoS ONE, 6(6), e14821. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014821

Conboy, IM, Conboy, MJ, Wagers, AJ, Girma, ER, Weissman, IL, & Rando, TA (2005). Pagbabagong-lakas ng mga matatandang selula ng ninuno sa pamamagitan ng pagkakalantad sa isang batang sistematikong kapaligiran. Kalikasan, 433(7027), 760-764. https://doi.org/10.1038/nature03260

Conboy, IM, Conboy, MJ, Smythe, GM, & Rando, TA (2003). Notch-mediated restoration ng regenerative potential sa may edad na kalamnan. Agham (New York, NY), 302(5650), 1575-1577. https://doi.org/10.1126/science.1087573

Horvath S. (2013). Ang edad ng DNA methylation ng mga tisyu ng tao at mga uri ng cell. Genome agbuhay, 14(10), R115. https://doi.org/10.1186/gb-2013-14-10-r115

Iram, T., Kern, F., Kaur, A., Myneni, S., Morningstar, AR, Shin, H., Garcia, MA, Yerra, L., Palovics, R., Yang, AC, Hahn, O ., Lu, N., Shuken, SR, Haney, MS, Lehallier, B., Iyer, M., Luo, J., Zetterberg, H., Keller, A., Zuchero, JB, Wyss-Coray, T. (2022). Ang batang CSF ay nagpapanumbalik ng oligodendrogenesis at memorya sa mga may edad na daga sa pamamagitan ng Fgf17. Kalikasan, 605(7910), 509-515. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04722-0

Lau, CH, & Suh, Y. (2017). Genome at Epigenome Editing sa Mechanistic Studies ng Human Aging at Aging-Related Disease. Gerontology, 63(2), 103-117. https://doi.org/10.1159/000452972

Quach, A., Levine, ME, Tanaka, T., Lu, AT, Chen, BH, Ferrucci, L., Ritz, B., Bandinelli, S., Neuhouser, ML, Beasley, JM, Snetselaar, L., Wallace, RB, Tsao, PS, Absher, D., Assimes, TL, Stewart, JD, Li, Y., Hou, L., Baccarelli, AA, Whitsel, EA, Horvath, S. (2017). Epigenetic clock analysis ng diet, exercise, education, at lifestyle factors. Pag-iipon, 9(2), 419-446. https://doi.org/10.18632/aging.101168

Rando, TA, & Chang, HY (2012). Aging, rejuvenation, at epigenetic reprogramming: pag-reset ng aging clock. Selda, 148(1-2), 46-57. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.01.003

Salas-Pérez, F., Ramos-Lopez, O., Mansego, ML, Milagro, FI, Santos, JL, Riezu-Boj, JI, & Martínez, JA (2019). DNA methylation sa mga gene ng longevity-regulating pathways: kaugnayan sa obesity at metabolic complications. Pag-iipon, 11(6), 1874-1899. https://doi.org/10.18632/aging.101882

Telano LN, Baker S. Physiology, Cerebral Spinal Fluid. [Na-update noong 2022 Hul 4]. Sa: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2022 Ene-. Magagamit mula sa: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK519007/

Villeda, SA, Plambeck, KE, Middeldorp, J., Castellano, JM, Mosher, KI, Luo, J., Smith, LK, Bieri, G., Lin, K., Berdnik, D., Wabl, R., Udeochu, J., Wheatley, EG, Zou, B., Simmons, DA, Xie, XS, Longo, FM, & Wyss-Coray, T. (2014). Binabaliktad ng batang dugo ang mga kapansanan na nauugnay sa edad sa pag-andar ng cognitive at synaptic plasticity sa mga daga. Gamot sa kalikasan, 20(6), 659-663. https://doi.org/10.1038/nm.3569

Zhang, B., Lee, DE, Trapp A., Tyshkovskiy, A., Lu, AT, Bareja, A. Kerepesi, C., Katz, LH, Shindyapina, AV, Dmitriev, SE, Baht, GS, Horvath, S ., Gladyshev, VN, White, JP, bioRxiv 2021.11.11.468258;doi:https://doi.org/10.1101/2021.11.11.468258

• ? Mga Problema sa Pagtatasa ng Kamalayan sa 21st Century
• Autism Book Club #1: Isang Kuwento ng Dalawang Autism ?

Ang artikulong ito ay orihinal na lumitaw sa Pag-alam sa mga Neuron