الطفرات النادرة تقصر العمر

متغيرات الحامض النووي يمكن أن تؤثر في عملية الشيخوخة

يظهر المخطط البياني عملية النسخ والترجمة من الحامض النووي المنقوص الأكسجين «دي إن إيه» إلى الحامض النووي الريبي «آر إن إيه»، وإلى البروتين وكيفية تكونه

اكتشف العلماء حديثا عددا من «الطفرات الفائقة» الموجودة في خلايا الإنسان منذ الولادة، التي من المحتمل أن تحذف سنوات من حياة الشخص.
الجينات والبيئة
ويقدر العلماء أن كلا من متغيرات الحامض النووي هذه، تكون على الأرجح موروثة من الآباء ويمكنها أن تقلل من مدى الحياة بما يصل إلى ستة أشهر. كما يمكن أن تحدد التوليفات المختلفة منها طول عمر الناس حتى قبل إصابتهم بالأمراض المرتبطة بالعمر مثل السرطان والسكري والخرف.
لا تحدد جينات الشخص وحدها عمراً طبيعياً معيناً، إذ يلعب النظام الغذائي والعديد من العوامل الأخرى أدواراً كبيرة أيضاً. وتظهر الدراسات أن متغيرات الحامض النووي يمكن أن تؤثر على عملية الشيخوخة. ويضع علماء الأحياء أقل من ثلث هذا التأثير على الجينات التي يرثها الإنسان. أما مصدر الاختلافات الأخرى في الحامض النووي التي تؤثر على العمر فهي البيئة مثل ضرر أشعة الشمس والتعرض للمواد الكيميائية والأشكال الأخرى من الأذى التي تخلق آلاف الطفرات العشوائية. وتختلف مجموعة كل خلية من، هذه الطفرات البيئية ولا تؤثر معظمها بشكل كبير على عمر الشخص.
طفرات نادرة
يتطلب البحث عن الطفرات النادرة التي توجد في أقل من واحد من كل 10 آلاف شخص، جهداً جماعياً كبيرا. وقد شارك عالم الوراثة في جامعة هارفارد فاديم غلاديشيف وهو أحد كبار المؤلفين المشاركين في الدراسة الجديدة التي نشرت في موقع eLife في أبريل (نيسان) 2020. مع زملائه الأكاديميين وشركة التكنولوجيا الحيوية الروسية في موسكو Gero LLC للبحث في «البنك الحيوي البريطاني» الذي يعتبر قاعدة بيانات عامة تحتوي على الأنماط الجينية لحوالي 500 ألف شخص، مما سهل التحقيق في العلاقة بين علم الوراثة وطول العمر.
ورغم أنه ليس من الممكن حتى الآن دراسة طول العمر بشكل مباشر مع البيانات الموجودة في البنك الحيوي البريطاني لكن العديد من دراسات الارتباط على نطاق الجينوم استخدمت هذه البيانات لدراسة السمات البديلة المتعلقة بفترة الحياة life span مثل العمر الأبوي وصحة الأفراد.
وتعرف فترة الحياة بأنها عدد السنوات التي عاشها الفرد في غياب الأمراض المزمنة الرئيسية. وقد نجحت هذه الدراسات بشكل معقول في تحديد المتغيرات الجينية الجديدة التي تؤثر على عمر الإنسان لكنها لا يمكن أن تفسر سوى 5 بالمائة فقط من وراثة السمات المتعلقة بالعمر.
وعلى نفس الصعيد يقول جورس ديلن الباحث من معهد ماكس بلانك لبيولوجيا الشيخوخة في ألمانيا في دراسة أجريت على أكثر من 40 ألف فرد ونشرت في موقع eLife أيضا في أبريل (نيسان) 2020 إلى أن حمل عدد صغير من المتغيرات الجينية النادرة للغاية يرتبط بعمر أطول.
ومن الممكن أن تكون المتغيرات النادرة قادرة على تفسير ما يسمى أحياناً «التوريث المفقود» missing heritability.
إعاقة عمل الجينات
ويمكن أن يؤثر أحد أنواع المتغيرات الجينية النادرة التي تسمى «متغير اقتطاع البروتين PTVs» بشكل كبير على التعبير الجيني (أي نشاط الجينات في إنتاج البروتين) من خلال تعطيل قراءة التسلسل الجيني للبروتين. وقد قام فريق غلاديشيف بحساب عدد هذه المتغيرات النادرة لاقتطاع البروتين والتي كانت موجودة في جينوم كل فرد، ووجد أنها مرتبطة سلبياً بالصحة والعمر. وهذا ما يشير إلى أن الأفراد الذين لديهم عدد صغير منها هم أكثر احتمالا لحياة أطول وصحه أفضل.
وأما الطفرات الضارة ودورها في الشيخوخة، فقد لاحظ الباحثون أنه في المتوسط يولد كل شخص بستة خيارات مختلفة يمكن أن تقلل من العمر الافتراضي وفترة الحياة وحسبما أفاد الفريق كلما زاد عدد الطفرات زاد احتمال إصابة الشخص بمرض مرتبط بالسن في عمر أصغر أو الموت مبكرا.
وظهر أن الطفرات الضارة النادرة الموروثة والمتراكمة طوال الحياة تساهم في عملية الشيخوخة. ويضيف غلاديشيف أنه ورغم أن التركيبة الدقيقة مهمة، لكن وبشكل عام فإن كل طفرة تقلل ستة أشهر من فترة الحياة، وشهرين من فترة التعافي من الأمراض.
جدل علمي
تعتمد النتائج على ما هو معروف مسبقا عن الشيخوخة والمعروف بمصطلح «جينات العائلة» Family genes. لكن بدلاً من دراسة الطفرات الشائعة الموجودة لدى الأشخاص الذين عاشوا عمراً طويلاً يمكن للباحثين الآن استهداف المتغيرات النادرة الموجودة لدى الجميع. ويأمل غلاديشيف أن تستخدم هذه المعلومات في التجارب السريرية لتصنيف المشاركين حسب طفراتهم بالإضافة إلى أشياء مثل الجنس والعمر الفعلي.
هذه النتائج قد تكون مثيرة للجدل لأنها تقلل من المساهمة الملموسة في الشيخوخة بسبب الطفرات البيئية «الجسدية» المكتسبة طوال الحياة. إضافة إلى أن التغيرات في الهرمونات والتغيرات في التعبير الجيني تأتي أيضاً مع تقدم العمر. وأنها جميعا تساهم في عملية الشيخوخة وليس بسبب أي منها لوحده.
ويتفق جان فيج عالم الوراثة في كلية ألبرت أينشتاين للطب في الولايات المتحدة الذي يدرس دور الطفرات الجسدية في الشيخوخة، مع غلاديشيف رغم قوله إن الطفرات الجسدية يمكن أن تسبب أمراضا مثل سرطان الجلد. وهي تقلل من فترة الحياة. ويضيف أنه قد يكون هناك حد لمدة حياة البشر مستندا على ما نشره سابقا في مجلة «نتشر» حيث وضع الحد الأقصى لطول العمر عند 115 عاماً. لكن الكسيس باتل مهندسة الطب الحيوي في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز في الولايات المتحدة لديها تحفظات هامة على ما جاء به جان فيج، مفادها أن البحث الجديد لم ينظر إلا إلى «الإكسوم» «exome،» وهو 1 في المائة من الجينوم الذي يبني بنشاط البروتينات التي توجه الخلايا، والباقي غير معروف إلى حد كبير رغم أن الأدلة المتزايدة تظهر أنه يمكن أن يؤثر على التعبير الجيني.
وأخيرا ومما تقدم فإننا نستنتج إن المتغيرات الجينية التي تم تحديدها حتى الآن يمكن أن تفسر جزءاً صغيراً فقط من الوراثة لدى البشر، وأن الطفرات الضارة النادرة الموروثة والمتراكمة طوال الحياة تساهم في عملية الشيخوخة.