Why We Age and Why We Don’t Have To (3)

ครั้งที่แล้วผมเขียนถึงปัจจัยหลัก 4 ปัจจัยที่นำไปสู่ความแก่ชรา 2 ปัจจัยแรกคือ Genomic Instability และ Telomere Attrition เหลืออีก 2 ปัจจัยหลักคือ Epigenic Alteration และ Loss of Proteostasis ซึ่งเป็นเรื่องที่ทำความเข้าใจได้ไม่ง่ายนัก แต่เป็นความรู้ใหม่เกี่ยวกับการแก่ชรา ซึ่งน่าจะมีความครบถ้วนและถูกต้องมากกว่าความรู้อย่างจำกัดที่เราเข้าใจเกี่ยวกับความแก่ชรา เช่น ความเชื่อว่าเป็นเรื่องที่จะต้องเสื่อมถอยลงโดยธรรมชาติเมื่อเวลาผ่านไป 

(เพราะอันที่จริงแล้ว เซลล์ของมนุษย์และสัตว์มีกลไกที่ซ่อมแซมและแก้ไขความผิดพลาดและความเสียหายที่ เกิดขึ้นในดีเอ็นเอ และยังมีหางเทโลเมียร์ที่ทำหน้าที่ปกป้องรักษาความเสถียรของโครโมโซมเมื่อเซลล์แบ่งตัวอีกด้วยดังที่กล่าวถึงในครั้งที่แล้ว)

ที่สำคัญคือ พัฒนาการทางวิทยาศาสตร์ในมิติต่างๆ เพื่อซ่อมแซมหรือตัดแต่งดีเอ็นเอ เช่น กลไก Cripr Cas 9 ที่สามารถตัดต่อ (edit) ยีน (ผู้ที่คิดค้นกลไกดังกล่าวเพิ่งได้รับรางวัลโนเบลในปี 2020) และในส่วนของหางเทโลเมียร์ก็ยังมีเอ็นไซม์ที่ชื่อว่า “เทโลเมอเรส” ซึ่งสามารถเติมความยาวของหางเทโลเมียร์ได้ แต่จะต้องระมัดระวังไม่ให้เป็นการต่ออายุเซลล์ที่อาจเป็นโรคมะเร็ง

ดังนั้น ในกรณีเอ็นไซม์เทโลเมอเรสหยุดทำงาน และปล่อยให้หางเทโลเมียร์ถูกเฉือนออกไปจนหมด แล้วปล่อยให้เซลล์หยุดบทบาทและหมดสภาพลง (แต่ไม่ยอมตาย) ก็เป็นกลไกสำคัญในการป้องกันไม่ให้เซลล์ที่โครโมโซมชำรุดเสียหายและอาจกลายตัวเป็นเซลล์มะเร็ง ข้อสรุปของผมคือ ร่างกายของมนุษย์นั้นมีระบบที่มีความสลับซับซ้อนอย่างมาก และนักวิทยาศาสตร์ที่เป็นผู้เชี่ยวชาญก็ยังจะต้องเรียนรู้อีกมาก

สำหรับสาเหตุของการแก่ตัวลงของร่างกายนั้น ข้อต่อไปคือข้อที่ 3 ได้แก่ Epigenetic Alterations นักวิจัยบางคน เช่น ดร.David Sinclair เชื่อว่า ข้อนี้เป็นสาเหตุสำคัญที่สุดของการแก่ตัวของร่างกาย 

Epigenetic Alterations ประเด็นสำคัญที่ต้องขอกล่าวถึงอีกครั้งหนึ่งในส่วนนี้คือ ความเข้าใจว่ามนุษย์มีเซลล์ประมาณ 200 ประเภท (เช่น เซลล์กล้ามเนื้อและเซลล์สมอง) แต่ในทุกๆ เซลล์จะบรรจุดีเอ็นเอครบถ้วนเหมือนกันหมดในนิวเคลียส โดยดีเอ็นเอนั้นหากคลี่ออกมาก็จะยาวประมาณ 2 เมตรและแต่ละส่วนของดีเอ็นเอคือยีน ซึ่งกำหนดลักษณะต่างๆ ของตัวเรา เช่น ความสูง สีผมและความโด่งของจมูก เป็นต้น (หากยีนมีความบกพร่องก็อาจทำให้ตาบอดสีได้ด้วย)

มนุษย์มียีนประมาณ 24,000 ยีน แต่ละยีนนั้นมีหน้าที่แตกต่างกันและอาจมีหน้าที่ในการทำงานร่วมกับยีนอื่นๆ ในหลายหน้าที่อีกด้วย ตัวอย่างเช่น ยีนที่ช่วยในการทำหน้าที่เกี่ยวกับคอเลสเตอรอลคือยีน APOE นั้น คนที่มียีน APOE4 จะเพิ่มความเสี่ยงที่จะทำให้เป็นโรคอัลไซเมอร์เมื่อเปรียบเทียบกับคนที่มี APOE2 เป็นต้น

ที่สำคัญในส่วนนี้คือ เซลล์ของมนุษย์ในตอนแรกที่อยู่ในท้องของมารดานั้นจะเป็นสเต็มเซลล์ หมายความว่า จะปรับตัวไปเป็นเซลล์อะไรก็ได้ แต่ต่อมาจะมีการแบ่งแยกประเภทอย่างชัดเจน เช่น เซลล์ที่ถูกกำหนดให้เป็นเซลล์กล้ามเนื้อก็จะ “อ่าน” เฉพาะยีนในบริเวณของดีเอ็นเอที่สั่งการเกี่ยวกับการแบ่งตัวของเซลล์และการทำงานของเซลล์ที่กำหนดที่เป็นเซลล์กล้ามเนื้อเท่านั้น (ส่วนอื่นๆ มีอยู่ในดีเอ็นเอแต่ไม่ต้องไป “อ่าน”) และการจะทำงานหรือไม่ทำงานของยีน (gene expression) นั้นก็ยังขึ้นอยู่กับการม้วนตัวหรือคลี่ตัวของดีเอ็นเออีกด้วย

กิจกรรมเกี่ยวกับการ “อ่าน” ดีเอ็นเอเฉพาะในส่วนที่ควรจะอ่านนั้นเรียกว่า Epigenome (เอฟิจีโนม) หรือแปลตรงตัวว่า ส่วนที่อยู่เหนือว่า genome  เรียกในเชิงวิชาการว่า “การควบคุมเหนือพันธุกรรม” ซึ่งสามารถเปรียบเทียบได้ว่า เอฟิจีโนมนั้นเหมือนกับเข็ม “อ่าน” แผ่นซีดีเพื่อเล่นเสียงเพลงให้ถูกต้อง ส่วนจีโนมหรือพันธุกรรมนั้นเหมือนกับแผ่นซีดีที่เป็นระบบดิจิทัล

การแก่ตัวที่เกิดขึ้นในส่วนของเอฟิจีโนมคือ การที่เข็มอ่านข้อมูลในซีดีชำรุดและอ่านซีดีผิดพลาด เสียงเพลงที่ออกมาจึงผิดเพี้ยนไป ซึ่งความเสื่อมถอยของเอฟิจีโนมนั้นเกิดขึ้นได้จากความคลาดเคลื่อนหลังจากการแบ่งตัวบ่อยๆ ของเซลล์หรือจากมลภาวะในอากาศและในอาหาร ตลอดจนการสูบบุหรี่ เป็นต้น ประเด็นสำคัญคือความเสี่ยงตรงนี้น่าจะแก้ไขได้โดยไม่ยากลำบากนัก แตกต่างจากการชำรุดของพันธุกรรม

4. Loss of Proteostasis หรือการเสื่อมถอยของระบบควบคุมคุณภาพของการผลิตโปรตีนของร่างกาย ตรงนี้ต้องขยายความว่าชิ้นส่วนพื้นฐานที่เป็นส่วนประกอบของร่างกายและการทำงานของร่างกายคือ กรดอะมิโน (aminoacid) ที่มีอยู่ 20 ประเภท ที่เป็นส่วนประกอบในการสร้างโปรตีนประเภทต่างๆ

โปรตีนนั้นจะมีอยู่เป็นร้อยประเภทที่มีความแตกต่างกันในโครงสร้างที่มี 3 มิติ (กว้าง ยาวและสูง) ที่จะต้องถูกผลิตออกมาให้มีมิติและขนาดที่ถูกต้อง จึงจะสามารถนำไปใช้งานในภารกิจต่างๆ แต่หากผลิตออกมาผิดพลาด กล่าวคือมีมิติที่ไม่ถูกต้องแล้ว ก็จะต้องถูกนำกลับไปที่ “โรงงาน” เพื่อแก้ไขให้ถูกต้อง หรือถ้าผิดพลาดเกินแก้ก็จะต้องนำกลับไปแยกชิ้นส่วนเป็นชิ้นๆ เพื่อนำไปประกอบขึ้นมาใหม่ทั้งหมด แต่เมื่อเวลาผ่านไป กลไกควบคุมคุณภาพดังกล่าวเสื่อมถอยลง ก็จะเกิดการผลิตโปรตีนที่ไม่สมประกอบมากขึ้น ทำให้ต้อง “ทิ้ง” โปรตีนที่บกพร่องเป็นจำนวนมากซึ่งเป็นภาระที่เรียกว่า Loss of Proteostasis

เรื่องนี้ผมเชื่อว่า สามารถนำมาเชื่อมต่อกับเรื่องของวัคซีนที่กำลังจะผลิตขึ้นโดยบริษัท Pfizer+BioNTech และบริษัท Astrazeneca+Oxford ที่ใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า mRNA ได้แก่ การใช้ messenger RNA ฉีดข้าไปในร่างกายเพื่อให้เซลล์ของมนุษย์สร้างโปรตีนที่มีรูปลักษณะเหมือนกับโปรตีนปลายแหลม (spike protein) ของไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่

ประเด็นคือ เมื่อมนุษย์มีเทคโนโลยีที่สามารถสั่งการให้เซลล์ผลิตโปรตีนอะไรก็ได้ ก็ย่อมจะเป็นไปได้อย่างมากในอนาคตว่ามนุษย์จะสามารถใช้เทคโนโลยี mRNA เพื่อซ่อมแซมการเสื่อมถอยของระบบควบคุมะคุณภาพของการผลิตโปรตีนได้

แม้ว่าในขั้นต้นนั้น เทคโนโลยี mRNA คงจะถูกนำไปใช้ในภารกิจที่สำคัญกว่าคือ การผลิตโปรตีนเพื่อรักษาโรคที่ร้ายแรง เช่น โรคเลือดจางและโรคมะเร็ง เป็นต้นครับ

ข่าวที่เกี่ยวข้อง

• Messenger RNA: ไม่เพียงแต่ใช้ผลิตวัคซีนเพียงอย่างเดียว 
• Why We Age and Why We Don’t Have To (ตอน 1/3)
• Why We Age and Why We Don’t Have To (2)