التلاعب بالحمض النووي يبعد الشيخوخة

تمكن أخيرًا فريق بحثي بقيادة نيكولاي كاندول، الباحث في علم الأحياء والهندسة البيولوجية لدى مختبر أستاذ علم الأحياء، بروس هاي، من تطوير تقنية جديدة لإزالة الحمض النووي المتحور من الميتوكوندريا، تلك العضيات الصغيرة التي تنتج معظم الطاقة الكيميائية داخل الخلية، وذلك في خطوة مهمة للغاية من شأنها التصدي لأحد أهم أسباب عملية الشيخوخة.&

إيلاف من لندن: معروف أن هناك مئات الآلاف من الميتوكوندريا في كل خلية، وتحمل كل واحدة منها جينوم الحمض النووي الدائري الصغير الخاص بها (الذي يعرف باسم mtDNA)، وتساهم منتجاته في إنتاج الطاقة.

علاج لأمراض عدة
&نظرًا إلى محدودية قدرات الإصلاح التي يتسم بها جينوم الـ mtDNA، فإن النسخ الطبيعية والمتحورة للجينوم توجد غالبًا في الخلية نفسها، وهي الحالة التي تعرف باسم heteroplasmy، وتتواجد بموجبها أنواع عدة من الجينوم في خلية واحدة.&

وأوضح العلماء أن معظم الناس يبدأون حياتهم بمستوى أنواع الجينوم المتعددة نفسها التي توجد في خلية واحدة، وأن مستويات جينوم mtDNA المتحور تتزايد في جميع مراحل الحياة، وأنه عند تجاوز مستوى حاسم لجينوم الـ mtDNA المتحور، تصبح الخلايا بلا وظائف أو تموت.

يُعتَقَد أن تراكم جينوم mtDNA المتحور خلال مراحل العمر يساهم في الإصابة بالشيخوخة والأمراض التنكسية، كالزهايمر، الشلل والرعاش، وفقدان العضلات والهشاشة. كما ترتبط العيوب الموروثة في جينوم mtDNA بعدد من الأمراض التي يصاب بها الأطفال، ومن بينها التوحد.

إبطاء وإلغاء
نقلت تقارير صحافية في هذا السياق عن دكتور بروس هاي، أستاذ علم الأحياء والهندسة البيولوجية لدى معهد كاليفورنيا للتقنية ( كالتيك )، قوله: "نعلم أن تزايد معدلات تمحور جينوم الـ mtDNA يتسبب في حدوث شيخوخة مبكرة. ويوضح ذلك الأمر، إلى جانب حقيقة أن جينوم الـ mtDNA المتحور يتراكم في الأنسجة الرئيسة كالأعصاب والعضلات التي تفقد وظائفها مع التقدم في السن، أننا إذا تمكنا من خفض كمية جينوم mtDNA المتحور، فإننا سنتمكن من إبطاء أو إلغاء جوانب مهمة في عملية الشيخوخة".

أضاف الباحثون أنه وعكس الطفرات التي تطرأ على الحمض النووي في النواة، والتي يمكن تصحيحها عبر آليات الإصلاح الخلوي، فإن الطفرات التي تطرأ على جينوم mtDNA لا يتم إصلاحها في الغالب.

مع هذا، تبيّن أنه بالإمكان تعطيل عمل الخلايا وإزالة الميتوكوندريا المختلة وظيفيًا من خلال عملية تسمى بالتدهور الانتقائي للميتوكوندريا عن طريق الالتهام الذاتي (mitophagy)، وهي شكل من أشكال مراقبة الجودة الخلوية. والذي لم يكن واضحًا قبل ذلك هو ما إن كان بمقدور تلك العملية أن تدعم أيضًا الإزالة الانتقائية لجينوم mtDNA المتحور أم لا.

حيوية متجددة
وجد الباحثون الآن أنه عندما يزيدون بشكل مصطنع من نشاط الجينات التي تعزز عملية التدهور الانتقائي للميتوكوندريا عن طريق الالتهام الذاتي، بما في ذلك عديد الجينات المشاركة بالأشكال العائلية للشلل الرعاش، فإن الجزء الخاص بجينوم mtDNA المتحور ينخفض بشكل كبير.

عاود هاي ليقول "يساهم مثل هذا الانخفاض في القضاء تمامًا على أية عيوب متعلقة بعملية التمثيل الغذائي في تلك الخلايا، ما يعمل بشكل أساسي على إعادتها إلى وضعية أكثر حيوية وإنتاجًا للطاقة. وتُظهِر التجارب بوضوح أنه من الممكن العمل على خفض مستوى جينوم الـ mtDNA المتحور في الخلايا بإدخال تعديلات بسيطة على العمليات الخلوية العادية".