بعد قضاء أشهر دون تناول الطعام أو الشرب أو التحرك ، يجب أن تنتعش الثدييات من التغيرات الفسيولوجية الشديدة. تشير دراستان جديدتان إلى أن “القوى العظمى” الوراثية الكامنة وراء هذه المرونة المذهلة قد تكون موجودة أيضًا في الجينوم البشري.
بالنسبة لهذه الدراسات ، التي نشرت يوم الخميس ، 31 يوليو ، في مجلة Science ، شحذ الباحثون في جامعة يوتا في مناطق الحمض النووي المحددة التي تساعد السبات على التعافي بسرعة من ضمور العضلات ، ومقاومة الأنسولين ، وتلف الدماغ. وجدوا أدلة قوية تشير إلى أن الجينوم البشري يشترك في هذه المناطق الوراثية ، والتي تعمل كمفاتيح تحكم لتكييف Hibernator. يقول الباحثون إن العثور عليها وتسخيره يمكن أن يؤدي إلى علاجات جديدة لمرض السكري من النوع 2 ومرض الزهايمر والاضطرابات الأخرى.
وقالت سوزان شتاينود ، وهي باحثة علم التشريح في U of U Health والمؤلفة الأولى لإحدى الدراسات: “البشر لديهم بالفعل الإطار الوراثي”. “نحتاج فقط إلى تحديد مفاتيح التحكم في سمات Hibernator هذه.”
أثناء السبات ، تدخل الثدييات في حالة من السكون الفسيولوجي. هذا يسمح لهم بالبقاء على قيد الحياة شهورًا بدون طعام وماء ، ولكن بتكلفة كبيرة على صحتهم. وقال كريستوفر جريج ، أستاذ علم الأعصاب في U من U من U من U ومؤلف كبير في كلتا الدراستين ، لـ Gizmodo ، إن عضلاتهم تتدهور بسبب نقص التغذية والحركة. وأوضح أن البروتينات المرتبطة بمرض الزهايمر تتراكم في أدمغتها ، وعند الصحوة ، يمكن أن يؤدي ضخ الدم المفاجئ للدم إلى مزيد من الضرر العصبي. ما هو أكثر من ذلك ، يصبحون مقاومة للأنسولين بسبب كمية الدهون التي يكتسبونها للحفاظ عليها خلال أشهر من الجوع.
تطورت الثدييات السباتية تكيفات ملحوظة لعكس هذا الأضرار الفسيولوجية الواسعة. أوضح جريج أن الجينات التي تكمن وراء هذه التعديلات موجودة أيضًا في البشر وغيرهم من غير المشاركين. حقيقة أن السبات قد تطورت بشكل مستقل في أنواع الحيوانات المتعددة تشير إلى أن مكوناته الوراثية الأساسية موجودة عبر جينوم الثدييات. لذلك ، قد لا يزال غير المحلفين يحملونهم.
“لدينا في الغالب نفس الجينات عبر الأنواع” ، قال جريج. “التغيير الكبير هو في 98 ٪ من الجينوم الذي لا يشفر للجينات.” الحمض النووي غير المشفر المسؤول إلى حد كبير عن تنظيم الجينات. وأوضح أن المناطق المحددة من الحمض النووي غير المشفر تعمل كـ “مفاتيح رئيسية” للتحكم في استجابات الجينات الوظيفية للجوع وإعادة التغذية.
إن العثور على مفاتيح الماجستير هذه في جينوم الثدييات يشبه البحث عن الإبر في كومة قش الحمض النووي. ولتحقيق ذلك ، قام الباحثون بإجراء مقارنات كاملة بين الثدييات لتحديد مناطق الحمض النووي المحفوظة التي تكون مستقرة في معظم الأنواع ولكنها تظهر التغيير المتسارع في السبات. وقال إليوت فيريس ، محلل البيانات في مختبر جريج في جامعة U أو المؤلف الأول لإحدى الدراسات ، لـ Gizmodo ، إن هذه المناطق المسلسة هي منظمات تعمل على تشغيل الجينات في خلايا محددة في أوقات محددة.
لفهم العمليات البيولوجية التي يمكن ربطها بالمناطق التي تم تسريعها من هيبرنور ، حدد الباحثون الجينات التي تنقسم أو رفضت أثناء الصيام في الفئران. السبات هو تكيف للبقاء على قيد الحياة ندرة الطعام ، لذلك الصيام يؤدي إلى تغييرات استقلابية مماثلة. أدى ذلك إلى “جينات المحور” التي تعمل كمنظمين رئيسيين للتغييرات الناجمة عن الصيام في نشاط الجينات.
“إن الاكتشاف المفاجئ حقًا الذي كان مثيرًا للغاية هو أن العناصر المرتبطة بالإسبات تؤثر بشكل غير متناسب على جينات المحور الرئيسي” ، أوضح جريج. “المعنى الضمني هو أن السبات غيروا تنظيم ونشاط جينات المحور الأساسي هذه لتأثيرات كبيرة في المصب على البرنامج بأكمله للاستجابة لندرة الغذاء والحرمان من الطعام. هذا مهم كما نفكر في ترجمة هذه المعرفة إلى العالم الحقيقي.”
Gregg هو المؤسس المشارك لـ Primordial AI ، وهي شركة ناشئة في مجال التكنولوجيا الحيوية التي تتخذ من ولاية يوتا التي تعزز من الذكاء الاصطناعي للكشف عن أهداف المخدرات الجينية المنظمة الرئيسية. من خلال هذه الشركة ، يهدف إلى تطوير الأدوية التي تحاكي المزايا الوراثية التي يتمتع بها الاضطرابات ، مثل تعزيز الحماية العصبية في مرضى الزهايمر أو عكس مقاومة الأنسولين في مرضى السكري من النوع 2. وقال جريج: “هذه جينات المحور هي تلك التي نعتقد أنها نقطة انطلاق جيدة حقًا لتصميم الأدوية للتأثير على تلك الجينات”.