อายุกับพันธุกรรม: อะไรสำคัญกว่ากันในการกำหนดอายุของเรา

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าอายุมักมีบทบาทสำคัญมากกว่าพันธุกรรมในการแสดงออกของยีนและความไวต่อโรคท่ามกลางการคาดเดาและการวิจัยมากมายว่าพันธุกรรมของเราส่งผลต่ออายุของเราอย่างไร การศึกษาของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ แสดงให้เห็นว่าความแตกต่างระหว่างบุคคลใน DNA มีความสำคัญน้อยลงเมื่อเรา อายุมากขึ้นและมีแนวโน้มที่จะเกิดโรคต่างๆ ตามวัย เช่น เบาหวานและมะเร็งในการศึกษาผลกระทบสัมพัทธ์ของพันธุกรรม ความชรา และสิ่งแวดล้อมที่มีต่อการแสดงออกของยีนของมนุษย์ประมาณ 20,000 ยีน นักวิจัยพบว่าอายุและสิ่งแวดล้อมมีความสำคัญมากกว่าความผันแปรของพันธุกรรมในการส่งผลต่อรูปแบบการแสดงออกของยีนหลายตัวเมื่อเราได้รับ แก่กว่า ระดับที่ยีนแสดงออกมา - นั่นคือ ขึ้นหรือลงในกิจกรรม - เป็นตัวกำหนดทุกอย่างตั้งแต่ระดับฮอร์โมนและเมแทบอลิซึมของเราไปจนถึงการระดมเอนไซม์ที่ซ่อมแซมร่างกาย "พันธุกรรมของคุณ - สิ่งที่คุณได้รับจากผู้บริจาคสเปิร์มและผู้บริจาคไข่และประวัติวิวัฒนาการของคุณ - มีอิทธิพลต่อตัวตนของคุณ ฟีโนไทป์ของคุณ เช่น ส่วนสูง น้ำหนักของคุณ เป็นโรคหัวใจหรือไม่อย่างไร" Peter Sudmant ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาบูรณาการแห่ง UC Berkeley และสมาชิกของ Center for Computational Biology ของมหาวิทยาลัยกล่าว "มีงานจำนวนมากที่ทำในพันธุศาสตร์มนุษย์เพื่อทำความเข้าใจว่ายีนถูกเปิดและปิดโดยการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมของมนุษย์อย่างไร โครงการของเราเกิดขึ้นจากการถามว่า 'อายุของแต่ละคนได้รับอิทธิพลอย่างไร' และผลลัพธ์แรกที่เราพบก็คือ พันธุกรรมของคุณมีความสำคัญน้อยลงเมื่อคุณอายุมากขึ้น" กล่าวอีกนัยหนึ่ง แม้ว่าการสร้างพันธุกรรมของแต่ละคนสามารถช่วยทำนายการแสดงออกของยีนเมื่อเราอายุน้อยกว่า แต่ก็มีประโยชน์น้อยกว่าในการทำนายว่ายีนใดจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงเมื่อเราอายุมากขึ้น ในการศึกษานี้มีอายุมากกว่า 55 ปี ตัวอย่างเช่น ฝาแฝดที่เหมือนกันมีชุดของยีนเหมือนกัน แต่เมื่ออายุมากขึ้น โปรไฟล์การแสดงออกของยีนจะแตกต่างกัน ซึ่งหมายความว่าฝาแฝดอาจมีอายุที่ต่างกันมาก การค้นพบนี้มีความหมายต่อความพยายามที่จะเชื่อมโยงโรคที่เกิดจากความชรากับการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในมนุษย์ Sudmant กล่าว การศึกษาดังกล่าวอาจมุ่งเน้นไปที่ความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่ส่งผลกระทบต่อการแสดงออกของยีนน้อยลงเมื่อติดตามเป้าหมายของยา “โรคที่พบบ่อยในมนุษย์เกือบทั้งหมดเป็นโรคที่เกิดจากความชรา: อัลไซเมอร์ มะเร็ง โรคหัวใจ เบาหวาน โรคเหล่านี้เพิ่มความชุกตามอายุ” เขากล่าว "ทรัพยากรสาธารณะจำนวนมหาศาลได้เข้าไประบุความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่จูงใจคุณให้เป็นโรคเหล่านี้ สิ่งที่การศึกษาของเราแสดงให้เห็นก็คือ อันที่จริง เมื่อคุณอายุมากขึ้น ยีนจะมีความสำคัญต่อการแสดงออกของยีนน้อยลง ดังนั้น บางที เราต้องคำนึงถึงสิ่งนั้นเมื่อเราพยายามระบุสาเหตุของโรคแห่งความชราเหล่านี้" Sudmant และเพื่อนร่วมงานของเขารายงานผลลัพธ์ในสัปดาห์ นี้ในวารสารNature Communications สมมติฐานของเมดาวาร์ การค้นพบนี้สอดคล้องกับสมมติฐานของ Medawar: ยีนที่เปิดใช้งานเมื่อเรายังเด็กจะถูกจำกัดโดยวิวัฒนาการมากกว่า เนื่องจากมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำให้แน่ใจว่าเราอยู่รอดเพื่อสืบพันธุ์ ในขณะที่ยีนที่แสดงออกหลังจากที่เราถึงวัยเจริญพันธุ์จะอยู่ภายใต้แรงกดดันด้านวิวัฒนาการน้อยกว่า ดังนั้นใคร ๆ ก็คาดหวังว่ายีนจะแสดงออกในชีวิตได้หลากหลายมากขึ้น Sudmant กล่าวว่า "เราทุกคนแก่ขึ้นในรูปแบบต่างๆ "ในขณะที่คนหนุ่มสาวมีความใกล้ชิดกันมากขึ้นในแง่ของรูปแบบการแสดงออกของยีน คนที่มีอายุมากกว่าจะห่างกันมากขึ้น มันเหมือนกับการล่องลอยไปตามกาลเวลาเมื่อรูปแบบการแสดงออกของยีนกลายเป็นสิ่งที่เอาแน่เอานอนไม่ได้มากขึ้นเรื่อยๆ" Sudmant กล่าวว่าการศึกษาครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่พิจารณาทั้งอายุและการแสดงออกของยีนในเนื้อเยื่อและบุคคลที่หลากหลายเช่นนี้ เขาและเพื่อนร่วมงานได้สร้างแบบจำลองทางสถิติเพื่อประเมินบทบาทสัมพัทธ์ของพันธุกรรมและความชราในเนื้อเยื่อต่างๆ ของมนุษย์ 27 ชนิดจากบุคคลเกือบ 1,000 คน และพบว่าผลกระทบของความชรานั้นแตกต่างกันอย่างมากในเนื้อเยื่อต่างๆ มากกว่า 20 เท่า "ในเนื้อเยื่อทั้งหมดในร่างกายของคุณ พันธุกรรมมีความสำคัญในปริมาณที่เท่ากัน ดูเหมือนว่าจะไม่มีบทบาทมากกว่าในเนื้อเยื่อหนึ่งหรืออีกเนื้อเยื่อหนึ่ง" เขากล่าว "แต่ความชรานั้นแตกต่างกันอย่างมากระหว่างเนื้อเยื่อต่างๆ ในเลือด ลำไส้ใหญ่ หลอดเลือดแดง หลอดอาหาร เนื้อเยื่อไขมัน อายุมีบทบาทที่แข็งแกร่งกว่าพันธุกรรมในการขับเคลื่อนรูปแบบการแสดงออกของยีน" Sudmant และเพื่อนร่วมงานยังพบว่าสมมติฐานของ Medawar ไม่ถือเป็นจริงสำหรับเนื้อเยื่อทั้งหมด น่าแปลกที่ในเนื้อเยื่อ 5 ชนิด ยีนสำคัญเชิงวิวัฒนาการถูกแสดงออกในระดับที่สูงขึ้นในผู้สูงอายุ Sudmant กล่าวว่า "จากมุมมองของวิวัฒนาการ มันสวนทางกับสัญชาตญาณที่ยีนเหล่านี้ควรจะถูกกระตุ้น จนกว่าคุณจะได้ตรวจดูเนื้อเยื่อเหล่านี้อย่างใกล้ชิด" เนื้อเยื่อทั้งห้านี้เป็นเนื้อเยื่อที่ผลัดเปลี่ยนหมุนเวียนตลอดอายุขัยของเราและยังก่อให้เกิดมะเร็งมากที่สุดอีกด้วย ทุกครั้งที่เนื้อเยื่อเหล่านี้เปลี่ยนตัวเอง พวกมันเสี่ยงต่อการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่สามารถนำไปสู่โรคได้ "ฉันเดาว่าสิ่งนี้บอกเราเล็กน้อยเกี่ยวกับขีดจำกัดของวิวัฒนาการ" เขากล่าว "ตัวอย่างเช่น เลือดของคุณต้องเพิ่มจำนวนอยู่เสมอเพื่อให้คุณมีชีวิตอยู่ได้ ดังนั้นยีนที่สำคัญมากที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้เป็นพิเศษเหล่านี้จึงต้องถูกเปิดใช้ในช่วงปลายชีวิต นี่เป็นปัญหาเพราะมันหมายความว่ายีนเหล่านั้นจะอ่อนแอต่อ เกิดการกลายพันธุ์ทางร่างกายและเปลี่ยนไปตลอดกาลในทางที่ไม่ดีและเป็นมะเร็ง ดังนั้น มันจึงให้มุมมองเล็กน้อยแก่เราว่าข้อจำกัดในการดำรงชีวิตเป็นอย่างไร มันจำกัดความสามารถของเราในการดำรงชีวิตต่อไป" Sudmant ตั้งข้อสังเกตว่าการศึกษาชี้ให้เห็นทางอ้อมถึงผลกระทบต่ออายุของสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นผลกระทบของทุกสิ่งนอกเหนือจากอายุและพันธุกรรม: อากาศที่เราหายใจ น้ำที่เราดื่ม อาหารที่เรากิน แต่ยังรวมถึงระดับการออกกำลังกายของเราด้วย สิ่งแวดล้อมมีการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนมากถึงหนึ่งในสามตามอายุ Sudmant กำลังทำการวิเคราะห์ยีนที่แสดงออกในลักษณะเดียวกันนี้ในสิ่งมีชีวิตอื่นๆ หลายชนิด เช่น ค้างคาวและหนู เพื่อดูว่ามีความแตกต่างกันอย่างไร และความแตกต่างนั้นเกี่ยวข้องกับอายุขัยที่แตกต่างกันของสัตว์เหล่านี้หรือไม่ นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ UC Berkeley Ryo Yamamoto และ Ryan Chung เป็นผู้ร่วมเขียนบทความฉบับแรก ผู้เขียนร่วมคนอื่นๆ ได้แก่ Juan Manuel Vazquez, Huanjie Sheng, Philippa Steinberg และ Nilah Ioannidis งานนี้ได้รับการสนับสนุนจากสถาบันวิทยาศาสตร์การแพทย์แห่งชาติ (R35GM142916) ของสถาบันสุขภาพแห่งชาติ