Onsterfelijkheid is het gekoesterde verlangen van de mensheid. En vanuit wetenschappelijk oogpunt is het niet a priori onrealiseerbaar. De vraag berust op het verouderingsmechanisme: degraderen cellen vanzelf, verzamelen ze ‘afval’ of zijn ze genetisch bepaald. In het laatste geval is het "doodsprogramma" theoretisch uitgeschakeld. Zullen de aaltjeswormen de schakelaar vinden?
Bedenk dat alle levensvormen op moleculair niveau een zelfherstellende omgeving in stand houden. Na verloop van tijd wordt het echter niet meer gehandhaafd en treedt er schade aan cellulaire structuren op, de zogenaamde oxidatieve stress.
De afgelopen halve eeuw hebben wetenschappers geprobeerd te begrijpen waarom de "regimeverandering" plaatsvindt en de productie van reactieve zuurstofsoorten - vrije radicalen bijvoorbeeld - in het lichaam toeneemt.
Studies naar het metabolisme van nematoden hebben aangetoond dat wanneer het oxidatieniveau afneemt, de levensduur van de rondwormparasieten toeneemt. In sommige experimenten is het bijna tweemaal de "standaard".
En met behulp van DNA-analyse was het mogelijk om erachter te komen dat veroudering gepaard gaat met enkele veranderingen op genetisch niveau. Het p16INK4a-gen was bijvoorbeeld gelokaliseerd in muizen, dat de regeneratie kan beïnvloeden; met de leeftijd werd het geactiveerd, wat leidde tot celdegradatie.
Het probleem is dat het nogal problematisch is om stofwisselingsstoornissen te koppelen aan bepaalde specifieke mechanismen, willekeurig of genetisch bepaald. "In dergelijke gevallen is het erg moeilijk te zeggen waar de oorzaak en het gevolg is", legt biochemicus Brian Kennedy van de Universiteit van Washington uit.
Het betekent dat alle bovengenoemde negatieve processen op moleculair niveau veroudering kunnen begeleiden en niet kunnen veroorzaken.
In de loop van een aantal onderzoeken is het al mogelijk geweest om vast te stellen dat veranderingen in de expressie van bepaalde genen (dat wil zeggen in hun activiteit) het leven van het organisme kunnen beïnvloeden. Er was echter geen zekerheid dat deze specifieke DNA-regio's verantwoordelijk zijn voor "echte" veroudering.
En nu beweren moleculair biologen van Stanford, onder leiding van Stuart Kim, dat ze voor het eerst direct bewijs hebben kunnen verkrijgen voor het bestaan van genetische 'verouderingsprogramma's'. Een rapport over dit werk is gepubliceerd in het tijdschrift Cell.
Promotie video:
Wetenschappers hebben een volledige vergelijkende analyse uitgevoerd van genexpressie bij jonge en oude nematoden. Er werden ongeveer duizend verschillen geïdentificeerd, die echter voornamelijk werden beheerst door slechts drie transcriptiefactoren: ELT-3, ELT-5 en ELT-6.
Deze eiwitten dienen als een soort "tuimelaars" die de overdracht van erfelijke informatie in gang zetten door individuele genen te activeren of te deactiveren. En het algoritme van hun werk bij oude en jonge wormen was significant verschillend.
Maar hoe kun je nagaan wat de transcriptiefactoren zelf controleert - de accumulatie van schadelijke mutaties of het erfelijke programma? Om dit te doen, hebben de onderzoekers de wormen blootgesteld aan verschillende soorten schadelijke effecten: oxidatieve stress, infectie met virussen en blootstelling aan straling.
Niets had echter invloed op de expressie van de drie sleuteleiwitten. Op basis van de verkregen resultaten hebben wetenschappers geconcludeerd dat het triggeren van verouderingsmechanismen te wijten is aan genetische factoren. "Er zijn instructies in het wormengenoom", zegt dr. Kim.
Om de "erfelijke" hypothese nogmaals te testen, neutraliseerden de Amerikanen de expressie van twee factoren (ELT-5 en ELT-6) in wormen op oudere leeftijd. Als gevolg hiervan leefden de individuen die aan de interventie werden blootgesteld anderhalf keer langer dan hun normale tegenhangers.
De hoofdauteur van de studie noemt het proces van het veranderen van de genfunctie 'ontwikkelingsdrift' en associeert het met reproductie: 'De transcriptiefactoren ELT-3, ELT-5 en ELT-6 kunnen een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van de juveniele nematode, maar na het vervullen van hun functie ze stoppen gewoon met werken zoals ze zouden moeten - zodra de vruchtbare leeftijd voorbij is."
Volgens Dr. Kennedy is het op basis van de verkregen gegevens echter onmogelijk om de invloed van cellulair "puin" en andere (afwijkende van de geïdentificeerde) genetische mechanismen ondubbelzinnig uit te sluiten. Het lichaam is een complex ding.
Er zijn ook andere versies. In het bijzonder hebben we al geschreven over pogingen om "verouderingsgenen" in nematoden te vinden. Toen kwamen de wetenschappers tot de conclusie dat veroudering een genetisch programma is, maar dat het zich juist manifesteert in de ophoping van celresten.
Aan de andere kant zijn de bevindingen van de Stanford-groep enigszins consistent met gegevens van een ander experiment - dit keer bij mensen. Het werd uitgevoerd door een groep gerontologen van het Pacific Health Research Institute, onder leiding van Bradley Willcox. Een rapport over dit werk is gepubliceerd in het tijdschrift PNAS.
Hawaiiaanse wetenschappers onderzochten de genetische combinaties van 213 mensen ouder dan 95 jaar en kwamen tot de conclusie dat een bepaalde mutatie van een van de genen (FOXO3A genaamd) de kans vergroot om de eeuwenoude mijlpaal twee tot drie keer te overleven. "Als je deze combinatie hebt geërfd, bedenk dan dat je de jackpot wint", legt Dr. Willcox uit.
De hypothese over de erfelijke basis van veroudering lijkt dus te worden bevestigd. En dit is bemoedigend. In die zin dat als de corresponderende genen kunnen worden geïsoleerd, ze ook kunnen worden geneutraliseerd.
Professor Kim is bijvoorbeeld erg optimistisch. Hij is er zeker van dat het "elixer van de jeugd" volledig kan worden gesynthetiseerd als een vergelijkende analyse van de moleculaire complexen van een oude en een jongere wordt uitgevoerd - naar analogie met nematodenwormen.
