การศึกษาในแบบจำลอง C. elegans แสดงให้เห็นว่าความสมดุลของ mRNA ในเซลล์ส่งผลต่ออายุขัย

เหตุใดบางคนจึงมีอายุยืนยาวกว่าคนอื่น ยีนใน DNA ของเรามีความสำคัญในการช่วยให้เราหลีกเลี่ยงโรคภัยไข้เจ็บและรักษาสุขภาพโดยรวม แต่ความแตกต่างในลำดับจีโนมสามารถอธิบายความแตกต่างตามธรรมชาติของอายุขัยของมนุษย์ได้เพียง 30% เท่านั้น

การตรวจสอบผลกระทบของการแก่ชราในระดับโมเลกุลอาจช่วยให้ทราบถึงการเปลี่ยนแปลงของอายุขัยได้ แต่การรวบรวมข้อมูลด้วยความเร็ว ขนาด และคุณภาพที่จำเป็นในการศึกษานี้ในมนุษย์นั้นเป็นไปไม่ได้ ดังนั้น นักวิจัยจึงหันมาศึกษาเกี่ยวกับไส้เดือน (Caenorhabditis elegans) มนุษย์มีความคล้ายคลึงทางชีววิทยาหลายประการกับสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กเหล่านี้ ซึ่งยังมีการเปลี่ยนแปลงของอายุขัยตามธรรมชาติอย่างมากอีกด้วย

นักวิจัยจากศูนย์ควบคุมจีโนม (Centre for Genomic Regulation: CRG) ได้ติดตามหนอนที่มีพันธุกรรมเหมือนกันหลายพันตัวในสภาพแวดล้อมที่ควบคุม แม้ว่าอาหาร อุณหภูมิ และการสัมผัสกับสัตว์นักล่าและเชื้อโรคจะเหมือนกันสำหรับหนอนทั้งหมด แต่หนอนจำนวนมากก็ยังคงมีอายุยืนยาวหรือสั้นกว่าค่าเฉลี่ย

การศึกษาได้ติดตามหาสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงนี้จากการเปลี่ยนแปลงของระดับ mRNA ในเซลล์สืบพันธุ์ (เซลล์ที่เกี่ยวข้องกับการสืบพันธุ์) และเซลล์ร่างกาย (เซลล์ที่ประกอบเป็นร่างกาย) ความสมดุลของ mRNA ระหว่างเซลล์ทั้งสองประเภทจะถูกทำลายหรือ "แยกออกจากกัน" เมื่อเวลาผ่านไป ส่งผลให้บางคนแก่เร็วกว่าคนอื่นๆ ผลการวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Cell

การศึกษาครั้งนี้ยังพบอีกว่าระดับและความเร็วของกระบวนการแยกตัวนั้นถูกควบคุมโดยกลุ่มยีนที่แตกต่างกันอย่างน้อย 40 ยีน ยีนเหล่านี้มีบทบาทที่แตกต่างกันมากมายในร่างกาย ตั้งแต่กระบวนการเผาผลาญไปจนถึงระบบประสาทต่อมไร้ท่อ แต่การศึกษาครั้งนี้เป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่ายีนทั้งหมดมีปฏิสัมพันธ์กันจนทำให้บุคคลบางคนมีอายุยืนยาวกว่าคนอื่นๆ

การปิดยีนบางตัวจะทำให้หนอนมีอายุขัยนานขึ้น ในขณะที่การปิดยีนบางตัวจะทำให้หนอนมีอายุสั้นลง ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นความเป็นไปได้ที่น่าประหลาดใจ นั่นคือ ความแตกต่างตามธรรมชาติในการแก่ตัวของหนอนอาจสะท้อนถึงความสุ่มของกิจกรรมของยีนต่างๆ มากมาย ทำให้ดูเหมือนว่าหนอนแต่ละตัวถูกปิดยีนต่างๆ มากมาย

“การที่หนอนจะมีชีวิตอยู่ได้ถึง 8 หรือ 20 วันนั้นขึ้นอยู่กับความแตกต่างที่ดูเหมือนจะเกิดขึ้นโดยสุ่มในกิจกรรมของยีนเหล่านี้ หนอนบางตัวดูเหมือนจะโชคดีเพียงเพราะมีชุดยีนที่เหมาะสมทำงานในเวลาที่เหมาะสม” ดร. Matthias Eder ผู้เขียนคนแรกของรายงานนี้และนักวิจัยจากศูนย์ควบคุมจีโนมกล่าว

การกำจัดยีน 3 ตัว ได้แก่ aexr-1, nlp-28 และ mak-1 มีผลอย่างมากต่อการเปลี่ยนแปลงของอายุขัย โดยลดระยะเวลาจากประมาณ 8 วันเหลือเพียง 4 วัน แทนที่จะยืดอายุขัยของบุคคลทั้งหมดอย่างสม่ำเสมอ การกำจัดยีนใดยีนหนึ่งออกไปจะทำให้ช่วงชีวิตของหนอนอายุสั้นเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่ช่วงชีวิตของหนอนอายุยืนที่สุดแทบจะไม่เปลี่ยนแปลงเลย

นักวิจัยพบผลกระทบแบบเดียวกันนี้ต่อช่วงชีวิตที่มีสุขภาพดี ซึ่งก็คือช่วงชีวิตที่มีสุขภาพดีมากกว่าชีวิตทางกายเพียงอย่างเดียว การกำจัดยีนเพียงตัวเดียวก็เพียงพอที่จะปรับปรุงอายุขัยที่แข็งแรงของหนอนที่อายุสั้นได้อย่างไม่สมส่วน

“นี่ไม่ใช่การสร้างพยาธิที่เป็นอมตะ แต่เป็นการทำให้กระบวนการชราภาพยุติธรรมกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน เราทำในสิ่งที่แพทย์ทำอยู่โดยพื้นฐาน นั่นคือการนำพยาธิที่อาจจะตายก่อนวัยอันควรมาทำให้พวกมันแข็งแรงขึ้น ช่วยให้พวกมันมีอายุยืนยาวขึ้น แต่เราทำได้โดยกำหนดเป้าหมายที่กลไกทางชีววิทยาที่เป็นพื้นฐานของการแก่ชรา แทนที่จะรักษาเฉพาะผู้ป่วยเท่านั้น การทำเช่นนี้ทำให้ประชากรมีความสม่ำเสมอมากขึ้นและมีอายุยืนยาวขึ้น” ดร. นิค สเตราสทรัป ผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาและหัวหน้าทีมที่ศูนย์ควบคุมจีโนมกล่าว

การศึกษาไม่ได้กล่าวถึงว่าเหตุใดการปิดการใช้งานยีนจึงดูเหมือนจะไม่ส่งผลเสียต่อสุขภาพของหนอน

“ยีนหลายตัวอาจโต้ตอบกันเพื่อให้เกิดการซ้ำซ้อนเมื่ออายุถึงระดับหนึ่ง นอกจากนี้ ยีนอาจไม่จำเป็นสำหรับบุคคลที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยและสบาย เช่น ห้องทดลอง ในสภาพป่าที่โหดร้าย ยีนเหล่านี้อาจมีความสำคัญต่อการอยู่รอดมากกว่า นี่เป็นเพียงทฤษฎีการทำงานบางส่วนเท่านั้น” ดร.เอเดอร์กล่าว

นักวิจัยได้ค้นพบสิ่งใหม่ ๆ ด้วยการพัฒนาวิธีการที่วัดโมเลกุล RNA ในเซลล์และเนื้อเยื่อต่าง ๆ โดยรวมเข้ากับ "Lifespan Machine" ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ติดตามชีวิตของไส้เดือนฝอยหลายพันตัวได้ในคราวเดียว ไส้เดือนฝอยเหล่านี้อาศัยอยู่ในจานเพาะเชื้อภายในเครื่อง ใต้ตาของเครื่องสแกน

อุปกรณ์นี้จะถ่ายภาพไส้เดือนฝอยทุกชั่วโมงเพื่อรวบรวมข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับพฤติกรรมของไส้เดือนฝอย นักวิจัยวางแผนที่จะสร้างเครื่องจักรที่คล้ายกันเพื่อศึกษาสาเหตุทางโมเลกุลของการแก่ชราในหนู ซึ่งลักษณะทางชีววิทยามีความคล้ายคลึงกับมนุษย์มากกว่า