Come l’invecchiamento viene influenzato a livello molecolare

Perché alcune persone vivono più a lungo di altre? I geni nella sequenza del nostro DNA sono importanti perché aiutano a evitare le malattie o a mantenere la salute generale, ma le differenze nella sequenza del nostro genoma da sole spiegano meno del 30% della varianza naturale dell’aspettativa di vita umana.

Esplorare il modo in cui l’invecchiamento viene influenzato a livello molecolare potrebbe far luce sulla variazione della durata della vita, ma generare dati con la velocità, la scala e la qualità necessarie per studiarlo negli esseri umani è irrealizzabile. I ricercatori si rivolgono invece ai vermi (Caenorhabditis elegans). Gli esseri umani condividono gran parte della biologia con queste piccole creature, che hanno anche una grande variazione naturale nella durata della vita.

I ricercatori del Centro per la Regolazione Genomica (CRG) hanno osservato migliaia di vermi geneticamente identici che vivevano in un ambiente controllato. Anche quando la dieta, la temperatura e l’esposizione a predatori e agenti patogeni sono le stesse per tutti i vermi, molti continuano a vivere per un periodo di tempo più o meno lungo rispetto alla media.

Lo studio ha fatto risalire la fonte primaria di questa variazione ai cambiamenti nel contenuto di mRNA nelle cellule germinali (quelle coinvolte nella riproduzione) e nelle cellule somatiche (le cellule che formano il corpo). L‘equilibrio dell’mRNA tra i due tipi di cellule viene interrotto, nel tempo, causando un invecchiamento più veloce in alcuni individui rispetto ad altri.

I risultati dello studio sono stati pubblicati oggi sulla rivista Cell.

Lo studio ha inoltre scoperto che l’entità e la velocità del processo di disaccoppiamento sono influenzate da un gruppo di almeno 40 geni diversi. Questi geni svolgono molti ruoli diversi nel corpo, che vanno dal metabolismo al sistema neuroendocrino. Tuttavia, lo studio è il primo a dimostrare che tutti interagiscono per far vivere alcuni individui più a lungo di altri.

Abbattendo alcuni geni si allunga la durata della vita di un verme, mentre abbattendone altri la si accorcia. I risultati dello studio suggeriscono una possibilità sorprendente: le differenze naturali osservate nei vermi che invecchiano potrebbero riflettere la casualità nell’attività di molti geni diversi, facendo sembrare che gli individui siano stati esposti all’inibizione di molti geni diversi.

“Se un verme vive fino all’ottavo o al ventesimo giorno dipende da differenze apparentemente casuali nell’attività di questi geni. Alcuni vermi sembrano essere semplicemente fortunati, nel senso che hanno il giusto mix di geni attivati ​​al momento giusto“, afferma il Dott. Matthias Eder, primo autore dell’articolo e ricercatore presso il Center for Genomic Regulator.

L’abbattimento di tre geni – aexr-1, nlp-28 e mak-1 – ha avuto un effetto particolarmente drammatico sulla varianza della durata della vita, riducendola da circa 8 giorni a soli 4. Invece di prolungare la vita di tutti gli individui in modo uniforme, rimuovere uno qualsiasi di questi geni ha aumentato drasticamente l’aspettativa di vita dei vermi nella fascia bassa dello spettro, mentre l’aspettativa di vita dei vermi più longevi è rimasta più o meno invariata.

I ricercatori hanno osservato gli stessi effetti sulla durata della salute, sul periodo di vita trascorso in buona salute, piuttosto che semplicemente sulla durata della vita fisica di un individuo. I ricercatori hanno misurato questo risultato studiando per quanto tempo i vermi mantengono un movimento vigoroso. Abbattere anche solo uno dei geni è stato sufficiente per migliorare in modo sproporzionato un invecchiamento sano nei vermi nella fascia bassa dello spettro di salute.

“Non si tratta di creare vermi immortali, ma piuttosto di rendere l’invecchiamento un processo più equo di quanto lo sia attualmente, un gioco più equo per tutti. In un certo senso, abbiamo fatto quello che fanno i medici, ovvero prendere vermi che morirebbero prima rispetto ai loro coetanei e renderli più sani, aiutandoli a vivere più vicini alla loro massima aspettativa di vita potenziale. Ma lo stiamo facendo prendendo di mira i meccanismi biologici di base dell’invecchiamento, non solo curando gli individui malati. In sostanza, stiamo rendendo la popolazione più omogenea e più longeva per giunta”, afferma il Dottor Nick Stroustrup, autore senior dello studio e leader del gruppo presso il Center for Genomic Regulator.

Lo studio non affronta il motivo per cui l’abbattimento dei geni non sembra influenzare negativamente la salute del verme.

“Diversi geni potrebbero interagire per fornire una ridondanza incorporata dopo una certa età. Potrebbe anche darsi che i geni non siano necessari per gli individui che vivono in condizioni benigne e sicure in cui i vermi sono tenuti in laboratorio. Nel duro ambiente del selvatici, questi geni potrebbero essere più critici per la sopravvivenza. Queste sono solo alcune delle teorie funzionanti“, afferma il Dott. Eder.

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I ricercatori hanno raggiunto le loro scoperte sviluppando un metodo che misura le molecole di RNA in diverse cellule e tessuti, combinandolo con la “Lifespan Machine”, un dispositivo che segue l’intera vita di migliaia di nematodi contemporaneamente. I vermi vivono in una capsula di Petri alloggiata all’interno della macchina sotto l’occhio vigile di uno scanner.

Il dispositivo cattura l’immagine dei nematodi una volta all’ora, raccogliendo molti dati sul loro comportamento. I ricercatori hanno in programma di costruire una macchina simile per studiare le cause molecolari dell’invecchiamento nei topi, che hanno una biologia che somiglia di più a quella umana.

Fonte:Cell