دانشمندان از یک پروتئین طبیعی برای ترمیم دی‌ان‌ای پیر استفاده می‌کنند. پروتئینی که در سلول‌های ما یافت می‌شود به‌عنوان یک سلاح مخفی در برابر پیری بیولوژیکی ظاهر شده است و مانند یک چسب برای ترمیم دی‌ان‌ای آسیب‌دیده و دفع انحطاط عصبی از جمله آنچه در نورون حرکتی، آلزایمر و بیماری‌های پارکینسون دیده می‌شود، عمل می‌کند.

اکنون محققان دانشگاه مک‌کواری(Macquarie) پروتئینی به نام «دی‌سولفید ایزومراز»(PDI) را مورد هدف قرار داده‌اند که بیشتر در مایع ژلاتینی (سیتوپلاسم) سلول‌ها یافت می‌شود، جایی که به هدایت پروتئین‌های دیگر به شکل‌گیری صحیح کمک می‌کند.

محققان کشف کردند که PDI می‌تواند از طریق سیتوپلاسم به مرکز کنترل سلول (هسته) حرکت کند تا شکستگی رشته‌های دی‌ان‌ای را ترمیم کند.

با افزایش سن، توانایی بدن ما برای ترمیم و حفظ رشته‌های دی‌ان‌ای می‌تواند منجر به پیری زودرس و تخریب عصبی شود و همچنین خطر ابتلا به بیماری‌های جدی را افزایش می‌دهد.

دکتر سینا شادفر، عصب‌شناس از مرکز تحقیقات بیماری‌های نورون حرکتی دانشگاه مک‌کواری می‌گوید: درست مانند اینکه بریدگی روی پوست شما باید بهبود یابد، دی‌ان‌ای سلول‌های ما نیز به ترمیم دائمی نیاز دارد. هر روز، سلول‌های منفرد هزاران ضربه کوچک به دی‌ان‌ای خود، هم از درون بدن خودمان و هم از عوامل استرس‌زای محیطی مانند آلودگی یا اشعه فرابنفش متحمل می‌شوند. به طور معمول، بدن به سرعت پاسخ می‌دهد، اما با افزایش سن، این مکانیسم‌های ترمیم، ضعیف می‌شوند و اجازه می‌دهند آسیب ایجاد شود.

یکی از بزرگترین پرچم‌های هشدار درباره آسیب به دی‌ان‌ای در مغز یافت می‌شود. نورون‌های بالغ (سلول‌های عصبی) بسیار تخصصی هستند و برخلاف سایر سلول‌ها، دارای سانتریول (مکانیسمی که برای تقسیم و تکثیر سلول ضروری است) نیستند. به همین دلیل، بدن ما نمی‌تواند به سادگی آسیب‌های دی‌ان‌ای را ترمیم کند یا نورون‌های آسیب‌دیده جدیدی را جایگزین آنها کند. این یکی از دلایلی است که دانشمندان علاقه خاصی به درمان سلول‌های بنیادی عصبی برای آسیب مغزی و عملکرد شناختی دارند.

دانشمندان دریافتند که PDI، قدرت عبور به هسته سلول و ترمیم آسیب را دارد که اساساً عمر و عملکرد این سیستم‌های بسیار مهم میکروسکوپی را افزایش می‌دهد.

دکتر سینا شادفر گفت: سلول‌های مغز به ویژه آسیب‌پذیر هستند. بر خلاف پوست یا سلول‌های خونی، آنها تقسیم یا تجدید نمی‌شوند. بنابراین هر آسیبی که در آنها ایجاد شود، باقی می‌ماند و اگر آسیب ترمیم نشود، در نهایت می‌تواند منجر به مرگ این سلول‌های حیاتی شود.

وی افزود: تاکنون نمی‌دانستیم که چرا PDI گاهی اوقات در هسته ظاهر می‌شود. ما برای اولین بار نشان دادیم که مانند یک چسب یا کاتالیزور عمل می‌کند و به ترمیم دی‌ان‌ای شکسته در سلول‌های تقسیم‌کننده و غیرقابل تقسیم کمک می‌کند.

دانشمندان برای نشان دادن نقش PDI، این پروتئین را از سلول‌های سرطانی انسان و سلول‌های مغز موش آسیب‌دیده حذف کردند. این سلول‌ها به تنهایی نتوانستند آسیب ژنتیکی را ترمیم کنند، اما زمانی که PDI اضافه شد، این عملکرد بازگشت.

در یک مطالعه روی گورخرماهی زنده نیز محققان فعالیت PDI را افزایش دادند و این کار به نوبه خود حیوانات را از آسیب طبیعی دی‌ان‌ای مرتبط با سن محافظت کرد.

اکنون، این تیم در حال بررسی روش‌های مختلف ژن درمانی با استفاده از PDI روی سلول‌ها، از جمله درمان mRNA برای هدایت بهتر PDI در ترمیم دی‌ان‌ای است.

محققان ممکن است بر بیماری نورون حرکتی(MND) متمرکز باشند، اما می‌توان آن را برای همه شرایطی که دی‌ان‌ای آسیب‌دیده به پیشرفت بیماری‌های عصبی مانند آلزایمر و پارکینسون کمک می‌کند، اعمال کرد.

دکتر شادفر می‌گوید: این کار این پتانسیل را دارد که نحوه برخورد ما با بیماری‌های عصبی را تغییر دهد. ما می‌خواهیم زودتر مداخله کنیم، قبل از اینکه خسارت زیادی وارد شود. هدف نهایی ما جلوگیری یا توقف پیشرفت این شرایط ویرانگر است.

وی افزود: مرگ و میر بر اثر MND طی 30 سال گذشته 250 درصد افزایش یافته است. پیش‌بینی می‌شود که موارد زوال عقل، از جمله بیماری آلزایمر تا سال 2041 بیش از دو برابر شود.

پروتئین PDI قبلا به عنوان یک تهدید در درمان سرطان شناخته شده بود، چرا که گفته می‌شود سطوح بالای این پروتئین از سلول‌های تومور در برابر حمله محافظت می‌کند. بنابراین در حالی که درمان‌های ضد پیری می‌توانند سلول‌های خاصی مانند نورون‌ها را برای درمان‌های ضد پیری مورد هدف قرار دهند، دانشمندان همچنین ممکن است بتوانند توانایی‌های محافظتی PDI را در تومورها خاموش کنند و سرطان‌ها را نسبت به درمان‌هایی مانند شیمی‌درمانی آسیب‌پذیرتر کنند.

دکتر شادفر گفت: PDI مانند یک عامل دوگانه است. در سلول‌های سالم، دی‌ان‌ای را ترمیم می‌کند و به پیشگیری از بیماری کمک می‌کند، اما در سرطان، مضر می‌شود و در نهایت به جای بدن از تومور محافظت می‌کند. به همین دلیل است که درک کامل آن بسیار مهم است.

این پژوهش در مجله Aging Cell منتشر شده است.