อายุชีวภาพหรือ Epigenetic Clock

คือทำให้อายุชีวภาพ (biological age) ของชายสูงอายุที่เข้าร่วมการทดลอง 9 คนลดลง เฉลี่ย 2.5 ปี

ทั้งนี้โดยการวัดอายุของเซลล์ที่เรียกว่า Epigenetic Clock หรือ Horvath Clock (เรียกตามผู้คิดค้นเรื่องนี้คนแรกคือ Dr. Steve Horvath แห่ง University of California ที่ San Francisco

ครั้งนี้ผมขอขยายความเกี่ยวกับเรื่องนี้เพราะผมเชื่อว่าจะเป็นเรื่องที่มีความสำคัญอย่างมากในการวัดผลการดูแลสุขภาพของตัวเราในอนาคต ปัจจุบันเราจะประสบเห็นบ่อยครั้งว่าบางคนอายุมากแต่สุขภาพแข็งแรง ในขณะที่บางคนอายุน้อยแต่สุขภาพอ่อนแอ ซึ่งแปลว่าอายุโดยการนับจำนวนปีจากวันเกิด (Chronological age) นั้น ในหลายกรณีไม่สามารถวัด “อายุ” ที่แท้จริงของร่างกายอย่างแม่นยำบรรทัดฐานใหม่นี้สามารถนำมาใช้วัดได้ว่าการปรับเปลี่ยนพฤติกรรมของตัวเรา เช่น การออกกำลังกายมากขึ้น การลดน้ำหนักหรือการเพิ่มจำนวนชั่วโมงที่นอนหลับต่อ 1 คืนนั้นได้ผลในการชะลอการแก่ตัวของร่างกายมากน้อยเพียงใดและจะสามารถใช้พิสูจน์ได้ว่ายาเสริมหรือมาตรการฟื้นฟูร่างกายประเภทใดได้ผลตามที่กล่าวอ้างหรือไม่

แต่แนวคิดเกี่ยวกับ epigenetic clock นี้ยังเป็นเรื่องที่ใหม่มาก (Dr. Horvath นำเสนอผลงานวิจัยเรื่องนี้ประมาณปี 2013) และยังมีข้อถกเถียงเกี่ยวกับความแม่นยำของวิธีการนี้ นอกจากนั้นยังเป็นเรื่องที่มีความสลับซับซ้อนอยู่ในระดับค่อนข้างสูง จึงขอนำแนวคิดนี้มาถ่ายทอดให้กับท่านผู้อ่านทราบในหลักกว้างๆ ดังต่อไปนี้

ร่างกายมนุษย์เรานั้นมีเซลล์ทั้งหมด 37.2 ล้านล้านเซลล์ ทั้งนี้จุดเริ่มต้นเป็นเซลล์ที่เกิดจากการผสมพันธ์กันระหว่างสเปริมของบิดาและไข่ของมารดาและเซลล์แบ่งตัวในระยะเริ่มต้นนั้นเรียกว่า Totipotent stem cell คือเป็นเซลล์ที่จะเป็นเซลล์ประเภทใดก็ได้และต่อมาก็จะแบ่งตัวเป็นเซลล์เฉพาะทางประเภทต่างๆ รวมทั้งสิ้น 200 ประเภท(เช่น เซลล์ผิวหนัง เซลล์สมอง เซลล์หัวใจ ฯลฯ)

จุดสำคัญคือจะต้องเข้าใจเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างจีโนม(genome) หรือพันธุกรรมกับเอพิจิโนม(epigenome) หรือสิ่งที่อยู่เหนือพันธุกรรม คือเซลล์ของเราจะถูก “กำหนดชาติเกิด” ให้เป็นเซลล์สมองหรือเซลล์ผิวหนังหรือเซลล์หัวใจและจะต้องรู้จักเอกลักษณ์ (cell identity) ของตัวเองตลอดไป แต่ไม่ว่าจะเป็นเซลล์ประเภทใดก็ตาม เซลล์ทุกเซลล์จะมีจีโนมหรือดีเอ็นเอบรรจุอยู่ใน nucleus ของทุกเซลล์เหมือนกันหมด โดยเส้นดีเอ็นเอนั้นหากนำออกมายืดดูก็จะเห็นว่ายาวถึง 2 เมตรในแต่ละเซลล์และจะบรรจุข้อมูลของยีนส์ทุกยีนส์ (รวมทั้งสิ้น 23,000 ยีนส์)

จีโนม (พันธุกรรม) หรือข้อมูลที่บรรจุอยู่ในดีเอ็นเอของเรานั้นมีความคงทนอย่างมาก จึงมีการสร้างภาพยนตร์เรื่อง Jurassic Parkที่กล่าวอ้างว่าสามารถเพาะไดโนเสาร์จากดีเอ็นเอในอดีตหลายล้านปีได้และในภาพยนตร์โทรทัศน์เรื่อง CSI นั้น ทีม CSI จึงสามารถตรวจดีเอ็นเอมาเป็นหลักฐานผูกมัดผู้ร้ายได้แม้เพียงจากคราบเลือดที่เก่าแก่นานหลายสิบปี

อย่างไรก็ดีเซลล์แต่ละประเภทจะทำหน้าที่ต่างกันเพราะถูกกำหนดให้ “อ่านเฉพาะบางส่วน” ของตำราใหญ่ทั้งเล่มคือจีโนม ผมสมมติว่าจีโนมคือตำราทำกับข้าวและของหวานเล่มใหญ่มากและมีพ่อครัวหลายคนในหลายแผนก (ประเภทของเซลล์) แต่ละแผนกจะถูกกำหนดมาว่าจะต้องทำอาหารเฉพาะอย่างในตำราเท่านั้น ดังนั้นเซลล์ผิวหนังก็จะอ่านเฉพาะบทที่เกี่ยวกับการทำเซลล์ผิวหนัง หรือเปรียบเทียบได้ว่าพ่อครัวที่ถูกสั่งให้ทำขนมครกก็จะต้องอ่านเฉพาะตำราการทำขนมครก เป็นต้น ส่วนอื่นๆของตำรา เช่นตำราให้ทำแพนเค้กนั้นไม่ต้องอ่าน เพราะเป็นหน้าที่ของพ่อครัวคนอื่น นักวิชาการอธิบายว่านี่คือ epigenome หรือการที่เซลล์จะต้องอ่านยีนส์ให้ถูกต้องและอ่านเฉพาะที่ต้องอ่าน (เรียกว่ายีนส์ถูก “เปิด” (expressed ให้ทำงาน) และตำราอาหารอื่นๆ ที่เหลือจะต้องอย่าไปอ่าน (เรียกว่ายีนส์ที่เหลือจะต้องถูก “ปิด (silenced) ให้ไม่ต้องทำงาน)

เวลาคนเราแก่ตัวนั้นปัญหาที่เกิดขึ้นคือ epigenome เริ่มรวน อ่านผิดๆ ถูกๆ ส่วนของยีนส์ที่ควรอ่านก็ไม่อ่านให้ครบ ส่วนของยีนส์ที่ไม่ควรอ่านกลับไปอ่านมาผสมโรง (ดังนั้นจึงเสมือนกับพ่อครัวทำขนมครกเอาตำราทำแพนเค้กมาผสมด้วย) เพราะยีนส์ที่ควรถูกมัดให้แน่นด้วยโปรตีนฮิสโตน (Histone) คลายตัว ทำให้ยีนส์ถูกเปิดทั้งๆที่ไม่ควรเปิด เป็นต้น และอีกกรณีหนึ่งที่สำคัญคือการเกิดดีเอ็นเอเมทิเลชั่น(DNA Methylation) หรือกระบวนการเติมหมู่เมทิลเข้าไปในสายดีเอ็นเอซึ่งมิได้ทำให้ดีเอ็นเอ (ยีนส์และจีโนม) เปลี่ยนแปลง แต่เป็นเสมือนกับการ “เติมเข้า” หรือ “นำออก” (ผมเปรียบเทียบว่าเสมือนกับการทำให้ดีเอ็นเอมีตำหนิ) ทำให้ยีนส์ที่ไม่ควรทำงานก็มาทำงานและยีนส์ที่ควรทำงานก็ถูกทำให้หยุดทำงาน ซึ่งประเด็นสำคัญคือเมื่อแก่ตัวลง DNA Methylation จะมีจำนวนเพิ่มขึ้นและนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการเพิ่มขึ้นของตำหนิในดีเอ็นเอนี้เป็นสาเหตุหลักของการทำให้ร่างกายแก่ชราและเป็นโรคร้ายต่างๆ

ดังนั้นจึงมีการสำรวจดู DNA Methylation ในเซลล์ของประชากรจำนวนมากและหลากหลาย ทำให้สามารถรวบรวมข้อมูลได้ว่ากลุ่มคนในแต่ละอายุนั้นควรจะมี DNA Methylation ที่ใดและมากน้อยเพียงใดและในเซลล์ประเภทใด จากนั้นก็สามารถอาศัยกลไกทางสถิติและ Algorithm เพื่อทำแบบจำลอง (model) เพื่อคาดการณ์อายุของเซลล์ได้ โดยอาศัยข้อมูลของประชากรดังกล่าวเป็นบรรทัดฐานและเมื่อมีบรรทัดฐานดังกล่าวก็จะสามารถนำมาวัดกับคนแต่ละคนในแต่ละช่วงเวลาได้ว่าชีวภาพของคนแต่ละคนนั้นแก่มากหรือน้อยกว่ามาตรฐานทั่วไปเพียงใด และกำลังแก่ตัวเร็วขึ้นหรือแก่ตัวช้าลงเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อเทียบกับมาตรฐานทั่วไปครับ