KADIRI UMRI UNAVYOSONGA, SELI HUACHA KUJIBU KWA PAMOJA

Wazo kuu mojawapo katika biolojia ya uzee ni kwamba uharibifu wa nasibu wa kimolekuli — mabadiliko katika DNA ya seli zetu na alama za kikemikali zilizopotea njia — hujilimbikiza katika maisha yote na polepole huvuruga jinsi jeni zinavyowashwa na kuzimwa. Wanabiolojia huuita uvurugaji wa udhibiti wa unukuzi (transcriptional deregulation). Kitendawili ni kwamba uharibifu huu ni wa nasibu: kila seli hujilimbikizia mpangilio wake, tofauti na wa nyingine. Je, uharibifu uliotawanyika namna hii unajumlikaje kuwa kudhoofika kunakotambulika kwa uzee?

Kutafuta ishara sahihi

Jeni hudhibitiwa na mitandao ya jeni nyingine, ambayo huratibu shughuli zao na kupunguza misukosuko. Kama uzee unamomonyoa mitandao hii, uharibifu unaoanza mahali pamoja unaweza kuenea. Lakini kupima mmomonyoko huo ni vigumu. Kuangalia kiasi ambacho jeni moja moja hutofautiana kutoka seli moja hadi nyingine kunatoa matokeo yanayokinzana: ulinganisho mmoja wa kimfumo hata uligundua kwamba “kelele hii ya unukuzi” haiongezeki kwa uthabiti kadiri umri unavyosonga. Kundi hilohilo lilikuwa limeonyesha awali kwamba uratibu kati ya jeni hupungua kwa ujumla kadiri ya umri, lakini kipimo hicho cha jumla hakikuweza kusema ni jeni zipi au seli zipi zilikuwa zinapotoka.

Yongjian He, Orr Levy na Julia Hanna Haddad Guez wa Chuo Kikuu cha Bar-Ilan nchini Israeli, pamoja na Xu-Wen Wang wa Hospitali ya Brigham and Women’s na Shule ya Tiba ya Harvard, waliuliza swali tofauti. Kama mitandao ya udhibiti ya seli kongwe inazidi kutofautiana, basi kuzima jeni ileile kunapaswa kuleta athari zinazozidi kutofautiana kutoka seli moja hadi nyingine. Kufanya hivyo kihalisia, kwa jeni nyingi na maelfu ya seli changa na kongwe, hakuwezekani kwa kiwango kikubwa.

Uzimaji wa jeni ndani ya kompyuta

Kwa hiyo walitumia zana ya ujifunzaji wa kina waliyokuwa wameiunda, DKO. Kwa aina fulani ya seli, mtandao wa neva hujifunza, kutokana na data ya kawaida ya seli moja moja, jinsi seti ya jeni ambazo seli inazieleza inavyohusiana na wasifu wake kamili wa shughuli. Baada ya kufunzwa, unaweza kuondoa jeni moja kutoka kwa seli na kutabiri wasifu mpya. Tofauti kati ya kabla na baada hupima athari ya jeni hiyo katika seli hiyo. Ukirudia katika seli nyingi, unaona athari hiyo ina uthabiti kiasi gani.

Kwanza, ukaguzi wa msingi kwa mitandao ya jeni ya kuigwa iliyoharibiwa kwa makusudi kwa nasibu. Kadiri uharibifu ulivyoongezeka, athari halisi za uzimaji kamili wa jeni zilitofautiana zaidi kati ya seli — na DKO, ikiona tu data iliyoonekana kana kwamba haijaharibika, ilitabiri ongezeko hilohilo.

Seli kongwe zinatengana

Kisha data halisi: ovari za binadamu (wanawake wa miaka 23–29 dhidi ya 49–54), misuli ya mifupa ya binadamu (miaka 15–20 dhidi ya 70–75), uboho na moyo wa panya (miezi 3 dhidi ya 24), minyoo C. elegans (siku ya 3 dhidi ya siku ya 11) na ubongo wa nzi wa matunda (siku ya 0 dhidi ya siku ya 30).

Katika ulinganisho 45 wa tishu na aina za seli, athari ya kuzima jeni ileile ilitofautiana zaidi kati ya seli kongwe katika 41, kwa kiwango cha kitakwimu katika 40. Katika minne, ilitofautiana kidogo. Mwelekeo haukuwa wa kila mahali, waandishi wanabainisha, lakini mfumo mkuu ulikuwa wazi. Ulisimama hata pale mtandao ulipofunzwa kwa seli changa tu, au kwa seli kongwe tu.

Alama mbili za uzee zilielekea upande uleule. Katika seli za kongosho za watu watano, seli zilizobeba kwa wingi zaidi alama ya mabadiliko ya jeni inayohusiana na umri zilikuwa na majibu yaliyotofautiana zaidi, kwa watu wanne kati ya watano; kwa wa tano, viwango vya mabadiliko vilikuwa sawa mno kuweza kuamua. Matokeo yanayofanana yalipatikana kutoka seli za moyo za panya wazee. Na katika modeli mbili za usinzia wa seli (cellular senescence) — hali inayofikiwa na seli zilizoacha kuzaliana — majibu yalizidi kutawanyika kadiri seli zilivyohama kutoka kuzaliana hadi kusinzia, na ndani ya kundi lilelile, seli zilizosinzia zaidi ndizo zilizopotoka zaidi.

Kitabu cha kanuni kinachosambaratika

Waandishi wanatafsiri hili kama kupotea kwa uimara wa udhibiti hatua kwa hatua, katika kiwango cha jeni moja moja na seli moja moja, jambo linaloshirikiwa na spishi zilizo mbali kama binadamu na minyoo. Picha wanayopendekeza: mabadiliko ya jeni hujilimbikiza na kusukuma seli mbali na nyingine, huku usinzia wa seli ukiweza kuwa mojawapo ya matokeo ya uthabiti huo uliopotea.

Wanakuwa waangalifu kuhusu kile ambacho hili si. Uzimaji wa jeni ni matabiri ya modeli, si vipimo katika seli hizo. Uhusiano na mabadiliko ya jeni na usinzia wa seli ni mahusiano; hauthibitishi nini husababisha nini. Kama uharibifu wa nasibu kweli unasukuma upotokaji huu, wanapendekeza, matibabu yanayolenga utaratibu mmoja tu wa uzee yanaweza kutotosha, na kuhifadhi uimara wa udhibiti wa jeni wenyewe kunaweza kuwa muhimu. Hatua inayofuata ni ya maabara: kupima, jeni moja baada ya nyingine, kama seli kongwe kweli zinajibu bila kupatana.