This gene-editing discovery could help reverse ageing
การค้นพบการตัดต่อยีนนี้สามารถช่วยชะลอความชราได้
การค้นพบขั้นพื้นฐานในหนู อาจทำให้ก้าวสำคัญของการทำเทคโนโลยี คริสเปอร์ ในมนุษย์ใกล้ความเป็นจริงมากยิ่งขึ้น และเปิดเผยความลับเกี่ยวกับบทบาทของน้ำตาล ที่มีผลทำให้สิ่งมีชีวิตแก่เร็วขึ้น
การแก้ไขดัดแปลงยีน อาจไม่ใช่วิธีแรกที่คำนึงถึงในการทำให้สมองของคุณอ่อนเยาว์ อย่างไรก็ตาม การวิจัยเมื่อเร็วๆ นี้ชี้ให้เห็นว่า เทคโนโลยีดัดแปลงดีเอ็นเอ ที่เรียกว่าเทคโนโลยี คริสเปอร์ CRISPR มีศักยภาพในการฟื้นตัวสเต็มเซลล์ของเรา และชะลอความชรา เซลล์ต้นกำเนิดหรือสเต็มเซลล์นั้น เป็นเซลล์ที่ไม่เฉพาะเจาะจง สามารถจะแบ่งตัว และเปลี่ยนเป็นเซลล์ใหม่
และไปทำหน้าที่เฉพาะได้
แม้ว่าเทคโนโลยีนี้ จะยังห่างไกลที่จะนำมาใช้ในมนุษย์ แต่ความก้าวหน้าครั้งใหม่ สามารถพิสูจน์ได้อย่างมากในทางชีววิทยาขั้นพื้นฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักวิทยาศาสตร์อาจค้นพบวิธีที่จะเพิ่มความสามารถของสเต็มเซลล์สูงอายุในสมองของคุณ ในการผลิตเซลล์ประสาทใหม่ที่อายุน้อย ทำให้ระบบประสาทในสมองของเรา กลับมามีชีวิตชีวาอีกครั้ง
บรูเน็ต Anne Brunet ศาสตราจารย์ คณะแพทยศาสตร์สแตนฟอร์ด ประเทศสหรัฐอเมริกา ผู้วิจัยหลัก กล่าวว่า “เราคิดว่า เทคโนโลยีนี้ อาจเป็นส่วนหนึ่งของกลไก ของความสามารถในการปรับตัวกับความเครียด ความลำบากในชีวิต สำหรับสมองที่มีอายุมากขึ้น”
แต่ถ้าจะนำเทคโนโลยีคริสเปอร์ มาใช้ในมนุษย์ เธอกล่าวว่า “นี่เป็นการคาดเดาอย่างมาก”
จนถึงขณะนี้ นักวิจัยในห้องทดลองของ บรูเน็ต ประสบความสำเร็จในการส่งเสริมการทำงานของสมองหนูวัยชรา โดยการใช้เทคโนโลยี คริสเปอร์ ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ทำงานเหมือนกับเป็นกรรไกรโมเลกุล ที่จะไปตัดส่วนต่างๆ ของดีเอ็นเออย่างแม่นยำ เพื่อทำลายเซลล์ต้นกำเนิดจากระบบประสาทในหนู การทำเช่นนี้จะกระตุ้นเซลล์ใหม่ กระตุ้นให้เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้ สร้างเซลล์ประสาทขึ้นใหม่
แม้ว่าสเต็มเซลล์ของมนุษย์ไม่ทำงานในลักษณะเดียวกับหนูทุกประการ แต่การค้นพบครั้งนี้ ยังสามารถเป็นแนวทางในการวิจัยเพื่อการรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุ เช่น โรคสมองเสื่อม
ยีนส่งผลต่อความชราอย่างไร
เมื่อเราอายุมากขึ้น สเต็มเซลล์ก็เสื่อมลง โดยปกติแล้ว สเต็มเซลล์เหล่านี้ จะสามารถถูกกระตุ้นและผลิตเซลล์ใหม่ๆ ได้ แต่สเต็มเซลล์ที่เสื่อมลงเหล่านี้ของคน กลับอยู่เฉยๆ ไม่ทำงาน สเต็มเซลล์ที่เสื่อมลงของหนูที่สูงอายุ ก็ไม่ทำงานเช่นกัน
ในปี 2016 นักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด เริ่มทำวิจัยกระบวนการของการแก่ชราของหนู และหาวิธีเพิ่มสเต็มเซลล์ให้กับหนู นักวิทยาศาสตร์ได้มุ่งเน้นไปที่พื้นที่หนึ่งของสมองของหนู ที่เรียกว่าโซน subventricular เนื่องจากพื้นที่สมองส่วนนี้ มีเซลล์ต้นกำเนิดของระบบประสาท ที่อยู่กันอย่างหนาแน่นมาก
นักวิทยาศาสตร์ได้สกัดเซลล์จากสมองของหนูสูงอายุ และใส่ไวรัสเข้าไปในกลุ่มเซลล์ที่สกัดมานี้ ซึ่งเรียกว่า "การเพาะเลี้ยงเซลล์" แทนที่ไวรัสจะสร้างความเสียหายใดๆ ต่อเซลล์สมองของหนูสูงอายุ ไวรัสเหล่านี้กลับทำหน้าที่เป็นสื่อนำเทคโนโลยีคริสเปอร์ ไปยังยีน 23,000 ยีน ที่มีอยู่ในจีโนมของหนู
จุดประสงค์ ก็เพื่อจะค้นหา "น็อกเอาต์ยีน" ซึ่งเป็นยีนที่เมื่อเราปิดการทำงานของน็อกเอาต์ยีนแล้ว สามารถจะไปปรับปรุง หรือแม้กระทั่งไปฟื้นฟูความสามารถของสเต็มเซลล์สูงอายุของระบบประสาท ให้สเต็มเซลล์สูงอายุนี้ สามารถเปิดการใช้งานขึ้นมาได้อีกครั้ง จะเรียกกระบวนการนี้ว่า การคัดกรองการทำงานของระบบประสาท
บรูเน็ต กล่าวว่า “สิ่งที่น่าตื่นเต้นคือ เมื่อคัดกรองการทำงานของระบบประสาท นั่นคือคุณกำลังทดสอบยีนทั้งหมดในจีโนม พบว่าน็อกเอาต์ยีนทำออกมาได้เรียบร้อย โดยได้จัดลำดับยีนที่มีความสำคัญ และเราพบยีนที่สำคัญเหล่านี้ถึง 300 ยีน”
สิ่งที่น่าสนใจกว่านั้นคือ ยีน 300 ยีนนี้ ไปกระตุ้นเซลล์ต้นกำเนิดที่มีอายุมากของระบบประสาทโดยเฉพาะ แทนที่จะกระตุ้นเซลล์ต้นกำเนิดที่อายุยังน้อย
“เราค่อนข้างตื่นเต้นกับเรื่องนี้” บรูเน็ต กล่าว “แต่เราก็คิดเช่นกันว่า นี่คือเซลล์ประสาทที่เราเพาะเลี้ยงอยู่ในห้องแล็บ ซึ่งอยู่นอกสมองของเรา ดังนั้น แน่นอน เราก็อยากรู้ว่า จะเกิดอะไรขึ้นในสมองของเรา ถ้าเราทำเช่นนี้”
จากนั้น ทีมงานได้คัดกรองการทำงานของระบบประสาทในหนูที่มีชีวิต โดยการฉีดไวรัสเข้าไปในสมองของหนูที่มีอายุมาก และปล่อยให้เทคโนโลยีคริสเปอร์ กำจัดยีนบางตัวออกไป ในการทดลองครั้งนี้ ทีมงานวิจัยได้นำยีนมาทดสอบจำนวน 50 ยีน ซึ่งจะรวม 30 ยีนที่ได้มาจาก 300 ยีนนั้นด้วย
ห้าสัปดาห์ต่อมา นักวิจัยได้เอาตัวอย่างจากสมองของหนู เพื่อจะดูว่า หนูมีโปรตีนน็อกเอาต์ในเซลล์ประสาทหรือไม่ ทีมงานวิจัยค้นพบมีถึง 20 ยีนจากทั้งหมด 50 ยีน ที่ประสบความสำเร็จ ในการเพิ่มการทำงานของสเต็มเซลล์ของเซลล์ประสาทหนูสูงอายุเหล่านั้น
บทบาทของน้ำตาลในวัยชรา
ยีนตัวหนึ่ง มีความน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับนักวิทยาศาสตร์ และนักวิทยาศาสตร์สามารถจะมุ่งเป้าได้มากขึ้นในการวิจัยครั้งต่อไป โดยหวังว่า การปิดใช้งานยีนนี้ จะช่วยป้องกันความเสื่อมถอยของการรู้ คิด และเข้าใจสิ่งต่างๆ ได้ ยีนนี้มีชื่อเรียกสั้นๆ ว่า Slc2a4 และเป็นหนึ่งในยีนและโปรตีนที่สำคัญ ที่ทำหน้าที่ลำเลียงน้ำตาลกลูโคสไปทั่วร่างกาย น้ำตาลกลูโคสเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวที่ให้พลังงานกับสิ่งมีชีวิต
แต่การปิดระบบการขนส่งลำเลียงน้ำตาลกลูโคส เป็นความคิดที่ดีหรือไม่ มันจะไม่ทำลายการเชื่อมโยงระหว่างแหล่งพลังงานหลักของคุณ กับอวัยวะสำคัญหรือ บรูเน็ตกล่าวว่า ไม่เลย อย่างน้อยก็ไม่ใช่ในเซลล์ต้นกำเนิดสูงอายุของระบบประสาท บรูเน็ตให้เหตุผลว่า การปิดระบบการขนส่งลำเลียงน้ำตาลกลูโคส สามารถจะช่วยเซลล์ต้นกำเนิดหรือสเต็มเซลล์สูงอายุของระบบประสาทได้จริง
ในความเป็นจริง เมื่อนักวิจัยจำกัดปริมาณกลูโคสไว้เฉพาะเซลล์ต้นกำเนิดสูงอายุของระบบประสาท แทนที่จะให้ผลเสีย เซลล์เซลล์ต้นกำเนิดสูงอายุของระบบประสาทเหล่านั้น ก็สามารถสร้างเซลล์ใหม่ที่อายุน้อยกว่าได้ดีขึ้น
ทีมงานวิจัยค้นพบว่า เมื่อหนูมีอายุมากขึ้น สเต็มเซลล์ในสมองของพวกมัน จะมีปริมาณกลูโคสมากกว่าในสมองหนูที่อายุน้อยกว่า ดังนั้น บรูเน็ตจึงคิดว่ากลูโคสนี้ อาจก่อให้เกิดปัญหาในสมองที่มีอายุมากกว่าได้ โดยอธิบายว่า ทำไมการเอากลูโคสออกไปจากสมอง จึงเป็นสิ่งที่ดีจริงๆ
ส่วนที่น่าสนใจตามคำกล่าวของบรูเน็ตคือ เมื่อนักวิจัยนำกลูโคสออกจากการเพาะเลี้ยงเซลล์ ก็มีสิ่งแปลก ๆ เกิดขึ้น นั่นคือเซลล์ต้นกำเนิดระบบประสาท ได้รับการฟื้นฟูเช่นเดียวกับเมื่อยีนขนส่งกลูโคสถูกปิดการใช้งานโดยเทคโนโลยีคริสเปอร์
ต่อไป เมื่อพวกเขาทำการทดลองเดียวกันกับหนูที่มีชีวิต พวกเขาหวังว่าจะพบว่า การให้น้ำตาลน้อยลงจะให้ผลเช่นเดียวกันหรือไม่
เทคโนโลยี คริสเปอร์ ในสมองของมนุษย์
เทคโนโลยีคริสเปอร์นี้ สามารถนำไปใช้กับสมองของมนุษย์ได้หรือไม่ คุณคงพอเดาได้ อวัยวะระหว่างหูของคุณมีความซับซ้อนอย่างมาก โดยประกอบด้วยสมอง 12.6 ล้านกิโลเมตร ในแง่ของปริมาตร ซึ่งมากกว่าระยะห่างระหว่างโลกกับดวงจันทร์เกือบ 40 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว สมองของหนูมีปริมาตรเพียง 5,000 กิโลเมตร ซึ่งเป็นระยะห่างระหว่าง เมืองบอสตันในสหรัฐอเมริกา กับเมืองลิสบอน ประเทศโปรตุเกส
อย่างไรก็ตาม สเต็มเซลล์ประสาทที่นักวิจัยกำลังทดลองวิจัยในหนูนั้น สามารถพบได้ในสมองของมนุษย์ การทำงานที่แน่นอนของพวกเซลล์ประสาทเหล่านี้ยังไม่ชัดเจน แต่ บรูเน็ต กล่าวว่า มีข้อบ่งชี้ว่า เซลล์ประสาทเหล่านี้มีความสำคัญต่อการซ่อมแซมอาการบาดเจ็บ การเปิดใช้งานสเต็มเซลล์ประสาทเหล่านี้อีกครั้ง สามารถช่วยให้สมองของเรามีความสามารถในการปรับตัวกับความเครียด ความลำบากในชีวิต ได้มากขึ้น
แต่อย่าตื่นเต้นเกินไป บรูเน็ตบอกว่า ยังมีหนทางอีกยาวไกล ก่อนที่เราจะรู้แน่ชัด
บรูเน็ต กล่าวว่า “มีขั้นตอนมากมายระหว่างการค้นพบขั้นพื้นฐานและการประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้” เธอเสริมว่า อุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งคือ คำถามที่ว่าเซลล์ใหม่ซึ่งผลิตโดยสเต็มเซลล์ที่ได้รับการฟื้นฟูจะสามารถเข้ากันได้โดยไม่ "ทำลายล้าง" เซลล์ประสาทในวงจรประสาทเดิม ที่เบียดเสียดกันแน่นอยู่แล้ว และแต่ละเซลล์ประสาทมักจะมีพื้นที่ของตัวเองที่เราได้พัฒนามาตั้งแต่เด็กหรือไม่
แล้วเราจะเห็นการรักษาด้วยเทคโนโลยี คริสเปอร์ กับมนุษย์ในอนาคตหรือไม่ “ยังมีความหวัง แต่มันจะไม่ใช่เรื่องง่ายนัก”
ผู้เขียน : Noa Leach
แปลไทยโดย : Wichai Purisa (senior scientist)
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
