Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nucleic Acids Research, η ομάδα του ερευνητή καρκίνου Francis Rodier, καθηγητή στο Πανεπιστήμιο του Μόντρεαλ, δείχνει για πρώτη φορά ότι η κυτταρική γήρανση, η οποία συμβαίνει όταν τα γερασμένα κύτταρα σταματούν να διαιρούνται, προκαλείται από μη αναστρέψιμη βλάβη στο γονιδίωμα και όχι απλά με διάβρωση των τελομερών.
Αυτή η ανακάλυψη έρχεται σε αντίθεση με το επιστημονικό μοντέλο που υιοθετήθηκε ευρύτερα τα τελευταία 15 χρόνια, το οποίο βασίζεται σε μία αρχή: τα τελομερή, τα καλύμματα που βρίσκονται στα άκρα των χρωμοσωμάτων που σκοπό έχουν την προστασία της γενετικής πληροφορίας, διαβρώνονται με κάθε κυτταρική διαίρεση. Όταν γίνονται πολύ κοντά, λένε στο κύτταρο να σταματήσει να διαιρείται, αποτρέποντας έτσι τη βλάβη στο DNA του. Ανενεργό, το κύτταρο εισέρχεται στη γήρανση.
Για να είναι έγκυρο αυτό το μοντέλο, η απενεργοποίηση ενός μόνο τελομερούς θα έπρεπε να είναι αρκετή για να ενεργοποιήσει το πρόγραμμα γήρανσης. Το εργαστήριο του Rodier και πολλοί άλλοι είχαν ήδη παρατηρήσει ότι έπρεπε να υπάρχουν αρκετά δυσλειτουργικά τελομερή.
Οι παρούσα έρευνα βελτιώνει της γνώσεις γύρω από τη γήρανση των κυττάρων. Απουσία του ενζύμου τελομεράση, τα τελομερή μειώνονται σε κάθε κυτταρική διαίρεση έως ότου γίνουν δυσλειτουργικά, ενεργοποιώντας μια απόκριση βλάβης του DNA που σταματά τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων και προκαλεί αντιγραφική γήρανση. Αυτή η ανακοπή πολλαπλασιασμού που σχετίζεται με τη γήρανση εμποδίζει τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων με ασταθή γονιδιώματα και λειτουργεί ως βασικός μηχανισμός για την καταστολή του καρκίνου.
Ενώ τα γερασμένα κύτταρα έχουν ευρείς φυσιολογικούς ρόλους που ξεκινούν και ενορχηστρώνουν αποκρίσεις επιδιόρθωσης ιστών, η συσσώρευση αυτών των κυττάρων και εκείνων που οδηγούνται από δυσλειτουργία των τελομερών μπορεί να υποβαθμίσει τις λειτουργίες των ιστών, συνδέοντας έτσι στην κυτταρική γήρανση και τον καρκίνο.
«Αυτό που προκαλεί έκπληξη είναι ότι, προτού εισέλθουν πραγματικά στη γήρανση, τα κύτταρα διαιρούνται για μια τελευταία φορά», είπε ο Rodier. «Στην πραγματικότητα, η κυτταρική διαίρεση που προκαλείται από τη δυσλειτουργία των τελομερών είναι τόσο ασταθής που καταλήγει να δημιουργεί γενετικά ελαττώματα. Σε αντίθεση με ό,τι πιστεύεται, τα γερασμένα κύτταρα έχουν ένα μη φυσιολογικό γονιδίωμα. Αυτό δείχνουμε στη μελέτη μας».
Για να επιτύχει τα αποτελέσματά της, η ερευνητική ομάδα του Rodier μπόρεσε να βασιστεί σε ένα υπερσύγχρονο εξοπλισμό απεικόνισης που χρηματοδοτήθηκε από το Institut du Cancer de Montréal.
«Γενετικά, μπορέσαμε να αναπαράγουμε το φαινόμενο της κυτταρικής γήρανσης στο εργαστήριο και διασφαλίσαμε ότι όλα τα τελομερή ενός πληθυσμού κυττάρων κατέστησαν δυσλειτουργικά», δήλωσε ο φοιτητής διδάκτορας Marc-Alexandre Olivier, πρώτος συγγραφέας της μελέτης με την πρώην συνάδελφό του Sabrina. Ghadaouia, που αυτή τη στιγμή κάνει μεταδιδακτορικές σπουδές στην Αγγλία. «Με τον εξοπλισμό μας, στη συνέχεια παρατηρήσαμε σε πραγματικό χρόνο τι συνέβαινε μέσα σε κάθε κύτταρο».
Με τον καιρό, τα γερασμένα κύτταρα συσσωρεύονται στο σώμα και είναι υπεύθυνα για την ανάπτυξη ασθενειών όπως ο καρκίνος. Αυτή η μελέτη, επομένως, ανοίγει νέες ερευνητικές ευκαιρίες.
Θα μπορούσαν τα τελομερή να επισκευαστούν πριν από τη φάση της γήρανσης, αποτρέποντας έτσι την κυτταρική γήρανση και τη γονιδιωματική αστάθεια;
Η επιστημονική κοινότητα συζητά αυτήν την πιθανή κυτταρική αναζωογόνηση εδώ και αρκετά χρόνια. Ωστόσο, αυτές οι αναδυόμενες θεραπευτικές προσεγγίσεις εξακολουθούν να χρειάζονται τελειοποίηση.
Πηγή: Homologous recombination-mediated irreversible genome damage underlies telomere-induced senescence. Nucleic Acids Research, 2021; DOI: 10.1093/nar/gkab965.
