W skrócie
- Każdego dnia DNA w naszych komórkach doznaje nawet 100 tysięcy uszkodzeń, a ich kumulacja z wiekiem prowadzi do przewlekłych stanów zapalnych oraz chorób wieku podeszłego.
- Odkryto kompleks białkowy DREAM, który pełni rolę głównego regulatora hamującego geny naprawcze w komórkach somatycznych, co ogranicza ich naturalne zdolności regeneracyjne.
- Blokowanie kompleksu DREAM lub stosowanie fukoidanów pozwala zwiększyć wydajność naprawy genomu, jednak wdrożenie tych metod wymaga przeprowadzenia dalszych badań klinicznych.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Czyszczenie kodu genetycznego. Nadzieja na długowieczność?
Nasze DNA znajduje się pod nieustannym ostrzałem promieniowania UV, toksyn środowiskowych i reaktywnych cząsteczek powstających w trakcie zwykłego metabolizmu. Typowa komórka może doświadczać do 100 tys. uszkodzeń dziennie, ale mechanizmy naprawcze działają niezwykle sprawnie.
Z wiekiem jednak błędy zaczynają się kumulować, prowadząc do stanów zapalnych, starzenia się komórek (senescencji) i poważnych chorób, jak Alzheimer, osteoporoza czy schorzenia układu krążenia. Naukowcy coraz śmielej pytają - czy stymulacja naturalnych procesów naprawy DNA może spowolnić starzenie i wydłużyć ludzkie życie w zdrowiu?
"Zdecydowana większość [komórek] jest naprawiana. Nasze systemy naprawcze są bardzo, bardzo wydajne" - zauważa Morten Scheibye-Knudsen, badacz gerontologii translacyjnej na Uniwersytecie w Kopenhadze. Z kolei Paul Robbins z Uniwersytetu Minnesoty uważa, że "gdyby dało się ograniczyć uszkodzenia DNA, prawdopodobnie miałoby to dramatyczny wpływ na proces starzenia. Są pewne sztuczki, które możemy zastosować, ale nie jest to łatwe".
Zobacz również:
Długowieczni ludzie i zwierzęta noszą klucz do naprawy DNA?
Klucz do wydajniejszej naprawy DNA może tkwić w biologii długowiecznych gatunków. Wal grenlandzki, ssak żyjący ponad 200 lat i ważący ponad 80 tys. kg, niemal nie zapada na nowotwory, mimo że posiada tysiąc razy więcej komórek niż człowiek. Zamiast eliminować uszkodzone komórki, organizm walenia wykazuje niezwykłą precyzję w naprawianiu pęknięć obu nici DNA, w czym pomaga białko CIRBP. Z kolei badania nad gryzoniami wykazały, że gatunki o dłuższej żywotności mają sprawniejsze enzymy z rodziny sirtuin, zwłaszcza SIRT6.
Warianty genu SIRT6 odnajdywane są również u ludzkich stulatków. Badacze zidentyfikowali fukoidany - związki występujące w brunatnicach - które aktywują białko SIRT6. Dieta wzbogacona o fukoidany u myszy poprawiła naprawę DNA i wydłużyła ich życie. "Walenie nie muszą zabijać komórek; po prostu nie pozwalają im mutować tak dalece" - wyjaśnia biolożka Vera Gorbunova z Uniwersytetu w Rochester. Rzecz jasna rodzi się tu pytanie - czy można to wykorzystać u ludzi, a jeśli tak, to dlaczego jeszcze tego nie robimy?
Odkrycie głównego regulatora naprawy genomu
Największym wyzwaniem w stymulowaniu naprawy DNA jest skomplikowanie samego systemu, na który składa się co najmniej 6 głównych ścieżek i około 10 proc. całego genomu. Dotychczasowe próby wzmacniania pojedynczych enzymów często zaburzały równowagę komórkową. Przełomem może okazać się odkrycie kompleksu DREAM w 2023 r., który działa jak główny regulator i tłumi ekspresję genów naprawczych w komórkach somatycznych.
Zdolność do naprawy DNA w komórkach somatycznych jest ograniczona w porównaniu z komórkami rozrodczymi. W pracy opublikowanej w "Nature Structural & Molecular Biology" naukowcy wykazali, że za to ograniczenie odpowiada kompleks białkowy DREAM, który działa jako konserwowany ewolucyjnie "główny regulator" hamujący ekspresję niemal wszystkich systemów naprawy DNA.
Zarówno w przypadku organizmów modelowych (nicieni C. elegans), jak i ludzkich komórek, zahamowanie kompleksu DREAM odblokowuje wzorce ekspresji genów naprawczych, charakterystyczne dla komórek rozrodczych. W efekcie prowadzi to do znacznego wzrostu odporności na różne typy uszkodzeń DNA, redukuje stopień ich nagromadzenia oraz zapobiega utracie fotoreceptorów u myszy z syndromem przyspieszonego starzenia. Odkrycie to pokazuje, że możliwe jest globalne podniesienie wydajności naprawy genomu w tkankach somatycznych.
Wyłączenie kompleksu DREAM poprzez blokowanie enzymu DYRK1A pozwoliło po raz pierwszy na jednoczesne podniesienie ogólnej zdolności komórek do regeneracji. "Pierwszy raz naprawdę mogliśmy zwiększyć ogólną zdolność do naprawy" - ocenia Björn Schumacher z Uniwersytetu w Kolonii, który kierował tymi badaniami.
Badania kliniczne już ruszyły. Są jednak wyzwania
Choć w warunkach laboratoryjnych udało się genetykom i biotechnologom skutecznie blokować kompleks DREAM i usprawniać regenerację komórek, co przeciwdziała starzeniu, to wdrożenie tej metody do powszechnej praktyki medycznej staje przed wieloma wyzwaniami - wymaga bowiem potwierdzenia bezpiecznego i precyzyjnego działania takich terapii w długoterminowych badaniach na ludziach.
Obecnie prowadzone są badania kliniczne testujące działanie fukoidanów u ludzi w wieku 50-80 lat, a także analizujące wpływ metabolitu NAD na funkcje komórkowe. Naukowcy ostrzegają jednak przed rynkowym szumem wokół suplementów. Trudnością pozostaje brak bezpośrednich biomarkerów pozwalających łatwo mierzyć tempo naprawy DNA w żywym organizmie oraz fakt, że różne tkanki, np. wątroba o wysokim stopniu poliploidalności, stosują odmienne strategie radzenia sobie z uszkodzeniami.
"Moją wielką frustracją jest to, że nie potrafimy naprawdę zademonstrować, iż gromadzenie się mutacji w komórkach czyni je chorymi. Jedynym przykładem jest rak" - przyznaje Jan Vijg z Albert Einstein College of Medicine. Mimo to eksperci zachowują optymizm, licząc na to, że połączenie drobnych interwencji przyniesie ostatecznie synergiczny efekt w wydłużaniu ludzkiego życia w zdrowiu.
Źródła:
- Quill E. Could mending damaged DNA prolong life? Nature 656, 24-26 (2026). DOI: 10.1038/d41586-026-02385-9
- Bujarrabal-Dueso A., Sendtner G., Meyer D.H. et al. The DREAM complex functions as conserved master regulator of somatic DNA-repair capacities. Nat Struct Mol Biol 30, 475-488 (2023). DOI: 10.1038/s41594-023-00942-8
