نُشرت الدراسة ، التي أجراها علماء في معهد ويلكوم سانجر ، ومعهد ويلكوم- إم آر سي كامبريدج للخلايا الجذعية والمتعاونين ، اليوم (1 يونيو) في المجلة. الطبيعةويقترح نظرية جديدة للشيخوخة.

تكتسب جميع الخلايا البشرية تغيرات جينية طوال الحياة ، تُعرف باسم الطفرات الجسدية. من المحتمل أن تكون الشيخوخة ناتجة عن تراكم أنواع متعددة من الأضرار التي تلحق بخلايانا بمرور الوقت ، حيث تقول إحدى النظريات أن تراكم الطفرات الجسدية يتسبب في فقدان الخلايا تدريجياً للاحتياطي الوظيفي. ومع ذلك ، فمن غير الواضح حاليًا كيف يمكن أن يترجم هذا التراكم التدريجي للضرر الجزيئي إلى تدهور مفاجئ في كيفية عمل أعضائنا بعد سن 70 عامًا.

للتحقيق في عملية الشيخوخة هذه ، قام فريق من معهد ويلكوم سانجر ، كامبريدج معهد الخلايا الجذعية ودرس المتعاونون إنتاج خلايا الدم من نخاع العظام ، وقاموا بتحليل 10 أفراد تتراوح أعمارهم من حديثي الولادة إلى كبار السن. قاموا بتسلسل الجينوم الكامل لـ 3,579 خلية دم جذعية ، وتحديد جميع الطفرات الجسدية الموجودة في كل خلية. استخدم الفريق هذا لإعادة بناء `` شجرة العائلة '' لخلايا الدم الجذعية لكل شخص ، حيث أظهر ، لأول مرة ، وجهة نظر غير متحيزة للعلاقات بين خلايا الدم وكيف تتغير هذه العلاقات عبر عمر الإنسان.

وجد الباحثون أن "أشجار العائلة" هذه تغيرت بشكل كبير بعد سن 70 عامًا. كان إنتاج خلايا الدم لدى البالغين الذين تقل أعمارهم عن 65 عامًا يتراوح من 20,000 إلى 200,000 خلية جذعية ، ساهمت كل منها بكميات متساوية تقريبًا. في المقابل ، كان إنتاج الدم لدى الأفراد الذين تزيد أعمارهم عن 70 عامًا غير متساوٍ للغاية. ساهمت مجموعة مخفضة من استنساخ الخلايا الجذعية الموسعة - ما لا يقل عن 10 إلى 20 - بما يصل إلى نصف إجمالي إنتاج الدم في كل فرد مسن تمت دراسته. وقد توسعت هذه الخلايا الجذعية عالية النشاط تدريجيًا في أعدادها عبر حياة ذلك الشخص ، بسبب مجموعة فرعية نادرة من الطفرات الجسدية المعروفة باسم "الطفرات الدافعة".

قادت هذه النتائج الفريق إلى اقتراح نموذج تأتي فيه التغيرات المرتبطة بالعمر في إنتاج الدم من الطفرات الجسدية التي تتسبب في سيطرة الخلايا الجذعية "الأنانية" على نخاع العظام لدى كبار السن. هذا النموذج ، مع التقديم المستمر للطفرات الدافعة التي تسبب نمو الحيوانات المستنسخة المتغيرة وظيفيًا على مدى عقود ، يشرح التحول الدراماتيكي والحتمي لتقليل تنوع مجموعات خلايا الدم بعد سن السبعين. تختلف الأنواع التي تصبح سائدة من شخص لآخر ، وهكذا يشرح النموذج أيضًا التباين الملحوظ في مخاطر المرض والسمات الأخرى لدى كبار السن. دراسة ثانية ، نُشرت أيضًا اليوم في الطبيعة، يستكشف كيف تؤثر الطفرات المختلفة للسائق الفردي على معدلات نمو الخلايا بمرور الوقت.

قالت الدكتورة إميلي ميتشل ، مسجلة أمراض الدم في مستشفى أدينبروك ، وطالبة الدكتوراه في معهد ويلكوم سانجر ، والباحثة الرئيسية في الدراسة: "تُظهر نتائجنا أن تنوع خلايا الدم الجذعية يضيع في سن الشيخوخة بسبب الاختيار الإيجابي للنمو الأسرع. الحيوانات المستنسخة مع طفرات السائق. هذه المستنسخات "تتفوق" على تلك الأبطأ نموًا. في كثير من الحالات ، من المحتمل أن تأتي هذه اللياقة المتزايدة على مستوى الخلايا الجذعية بتكلفة - فقدرتها على إنتاج خلايا الدم الناضجة الوظيفية تكون ضعيفة ، مما يفسر فقدان الوظيفة المرتبط بالعمر في نظام الدم ".

قالت الدكتورة إليسا لورينتي ، الأستاذة المساعدة وجمعية ويلكوم الملكية ، السير هنري ديل ، زميل معهد ويلكوم- إم آر سي كامبريدج للخلايا الجذعية بجامعة كامبريدج ، وكبير الباحثين المشترك في هذه الدراسة: "عوامل مثل الالتهاب المزمن والتدخين والعدوى و يسبب العلاج الكيميائي نموًا مبكرًا للحيوانات المستنسخة ذات الطفرات المسببة للسرطان. نتوقع أن تؤدي هذه العوامل أيضًا إلى انخفاض تنوع خلايا الدم الجذعية المرتبط بالشيخوخة. من الممكن أن تكون هناك عوامل قد تؤدي إلى إبطاء هذه العملية أيضًا. لدينا الآن مهمة مثيرة تتمثل في معرفة كيفية تأثير هذه الطفرات المكتشفة حديثًا على وظائف الدم لدى كبار السن ، حتى نتمكن من تعلم كيفية تقليل مخاطر الأمراض وتعزيز الشيخوخة الصحية. "

قال الدكتور بيتر كامبل ، رئيس برنامج السرطان والشيخوخة والطفرات الجسدية في معهد ويلكوم سانجر وكبير الباحثين في الدراسة: "لقد أظهرنا ، لأول مرة ، كيف تؤدي الطفرات المتراكمة بشكل مطرد طوال الحياة إلى كارثة والتغيير الحتمي في تعداد خلايا الدم بعد سن السبعين. الأمر المثير للغاية في هذا النموذج هو أنه قد ينطبق أيضًا على أنظمة أعضاء أخرى. نرى هذه الحيوانات المستنسخة الأنانية مع طفرات السائق تتوسع مع تقدم العمر في العديد من أنسجة الجسم الأخرى - نعلم أن هذا يمكن أن يزيد من خطر الإصابة بالسرطان ، ولكنه قد يساهم أيضًا في تغييرات وظيفية أخرى مرتبطة بالشيخوخة.

تم تمويل هذا البحث من قبل مؤسسة Wellcome ومؤسسة William B Harrison Foundation.

مصدر القصة:

المواد  التي تقدمها ويلكوم ترست سانجر معهد. ملاحظة: المحتوى يمكن أن تعدل لأسلوب وطول.

مرجع المجلة:

1. إميلي ميتشل ، مايكل سبنسر تشابمان ، نيكولاس ويليامز ، كيفن ج.داوسون ، نيكول ميندي ، إميلي إف كالدربانك ، هيونشول جونج ، توماس ميتشل ، تيم إتش كورنز ، ديفيد إتش سبنسر ، هيذر ماتشادو ، هنري لي سيكس ، ميغان ديفيز ، دانيال هايلر ، مارجريت أ.فابر ، كريشنا محبوباني ، فيديريكو أباسكال ، أليكس كاجان ، جورج إس فاسيليو ، جوانا باكستر ، إينجو مارتينكورينا ، مايكل آر ستراتون ، ديفيد جي كينت ، كريشنا تشاترجي ، كوروش سايب بارسي ، أنتوني آر جرين ، جيوتي نانجاليا وإليسا لورينتي وبيتر جيه كامبل. ديناميات استنساخ لتكوين الدم عبر عمر الإنسان. الطبيعة، 2022 DOI: 10.1038 / s41586-022-04786 ذ