במחקר חדש פותחו “שעוני ביטוי גֵנים”, שמשקפים לא רק את הגיל אלא גם את המצב הבריאותי – וייתכן שבנסיבות מסוימות אפשר לגרום להם לנוע לאחור.
אנחנו רגילים לציין את הגיל שלנו בהתאם לזמן שחלף מאז התאריך שבו נולדנו, אבל האם ייתכן שלגוף שלנו יש “שעון פנימי”, שמתקתק בקצב שונה לחלוטין? כך מציע מחקר חדש, שפורסם בכתב העת Nature. במחקר, חוקרים מבית החולים הכללי של בריגהאם (Mass General Brigham) ומאוניברסיטת הרווארד בארצות הברית פיתחו דרך חדשה להציץ לתוך השעון הביולוגי של הגוף – ואולי אף לחזות את עתידנו הבריאותי. הממצאים מאפשרים להעריך היבטים שונים של ההזדקנות הביולוגית, וגם לזהות דפוסים הקשורים למחלות כרוניות ולסיכון מוגבר לתמותה.
לצורך הבנת החידוש שבמחקר, נבחין בין שני סוגי גיל. הגיל הכרונולוגי שלנו מוגדר כמספר השנים שחלפו מאז שנולדנו. לעומתו, הגיל הביולוגי משקף את מצבם של התאים, הרקמות והמערכות בגוף. שני אנשים שנולדו באותו יום יכולים להיות שונים מאוד: אחד עשוי לתפקד כמו אדם צעיר בעשור או שניים, ואילו אצל האחר כבר יופיעו שינויים תאיים ומולקולריים רבים המזוהים עם ההזדקנות. ההבדל, במקרה הזה, טמון לא בגיל הכרונולוגי, אלא בגיל הביולוגי.
איך שגיל מתבטא
הדרך שבה החוקרים מדדו את הגיל הביולוגי נשענת על תחום שנקרא טרנסקריפטומיקה – חקר ביטוי גֵנים. אפשר לדמות את ה-DNA לספר הוראות עצום. כל התאים פועלים לפי אותו ספר, אבל תאים שונים משתמשים בחלקים שונים ממנו: תא שריר, למשל, נשמע להוראות אחרות מאלה של תא כבד. גם בתאים מאותו סוג, דפוס הפעילות של הגֵנים משתנה בהתאם למצבו של התא ולגילו. לכן, בחינת הגֵנים הפעילים בכל רגע יכולה לספק לחוקרים תמונת מצב של התא ולרמוז על גילו הביולוגי.
במסגרת המחקר נותחו יותר מ-11 אלף דגימות של ביטוי גֵנים מלמעלה מ-25 סוגי רקמות. כדי לבדוק אם אותם דפוסי הזדקנות מופיעים במגוון רקמות או אצל מינים רבים, נבחנו גם נתונים של עכברים, חולדות וקופי מקוק. התוצאה הייתה בלתי צפויה: למרות תפקידיהם השונים, תאי כבד, שריר, מערכת החיסון ותאי גזע חולקים דפוסי הזדקנות דומים. כלומר, קיימת “חתימה מולקולרית” משותפת להזדקנות, שחוזרת על עצמה אצל מינים שונים של יונקים.
על בסיס הנתונים האלו פיתחו החוקרים “שעוני ביטוי גֵנים”. לשם כך הם אימנו מודלים חישוביים על אלפי דגימות רקמה, ומדדו את רמת הביטוי של אלפי גֵנים. לכל דגימה היו ידועים הן דפוסי ביטוי הגֵנים והן גיל בעלי החיים או נתונים על תוחלת חייהם. המודלים למדו אילו שינויים בביטוי של גֵנים מסוימים מאפיינים גיל מבוגר יותר או סיכון גבוה יותר לתמותה, וכמה משקל להעניק לכל אחד מהם. לאחר האימון אפשר להזין למודל דגימת ביטוי גֵנים חדשה, והוא מחשב על פיה גיל מולקולרי משוער.
בניגוד לשעונים ביולוגיים קודמים שסיפקו גיל יחיד, השעונים החדשים מפרקים את ההזדקנות למרכיביה. כך אפשר למדוד בנפרד תהליכים שונים המתרחשים בגוף, למשל תהליכי דלקת, ייצור אנרגיה או מצבה של הסביבה התומכת בתאים וברקמות. במקום לקבל תשובה כללית לשאלה “כמה הגוף מבוגר?”, אפשר להבין אילו מערכות מתפקדות היטב ואילו מתחילות להישחק. הגישה הזו מאפשרת לראות שהזדקנות אינה תהליך אחיד: אצל אדם אחד הבעיה המרכזית עשויה להיות דלקת כרונית, בעוד אצל אחר מדובר בירידה ביכולת של התאים לייצר אנרגיה.
החוקרים בדקו גם אם השעונים יכולים לזהות שינויים הקשורים למצב הבריאותי, ולא רק לגיל. כשיישמו את השעונים על דגימות של אנשים עם מחלות כרוניות, בהן קרוהן, קוליטיס כיבית, מחלת כליות כרונית, אי-ספיקת לב ואלצהיימר, הם מצאו שהשעונים הצביעו על הזדקנות מולקולרית מואצת בהשוואה לאנשים בריאים בני אותו גיל. במקרים רבים בלט במיוחד המרכיב הקשור לדלקת, רמז אפשרי לכך שמחלות שונות עשויות להשאיר חותם דומה על מערכות ביולוגיות הקשורות להזדקנות.
כשהשעון חוזר אחורה
כדי לבדוק אם אפשר לזהות האצה או האטה של ההזדקנות, החוקרים בחנו נתונים מעכברים וחולדות שעברו שינויים שידוע שהם משפיעים על אורך החיים – בהם שינויים גנטיים, שינויים בתזונה וטיפולים תרופתיים. במקרים שבהם השינוי קיצר את תוחלת החיים, השעונים הצביעו על הזדקנות מואצת ועל סיכון גבוה יותר לתמותה. לעומת זאת, התערבויות שידוע שהן מאריכות חיים, כמו הגבלת צריכת הקלוריות מהמזון ותרופות מסוימות, האטו את השעונים והפחיתו את הגיל הביולוגי שנמדד.
מרתק לא פחות היה לגלות שבמקרים מסוימים לא נצפתה רק האטה, אלא אף “הצערה” ביולוגית. בתאים שעברו תכנות מחדש כך שיהפכו לתאי גזע, במצבים שבהם חוקרים חיברו את מערכות הדם של בעלי חיים זקנים וצעירים (פרביוזה), ואף בשלבים מוקדמים של ההתפתחות העוברית, חלק מהחתימות המולקולריות שמאפיינות הזדקנות ותמותה נחלשו ואף התהפכו. במילים אחרות, השעונים הביולוגיים החלו לנוע אחורנית. ממצאים אלו מחזקים את ההשערה שההזדקנות אינה בהכרח תהליך חד-כיווני ובלתי הפיך – אם כי לפחות בינתיים, נדרשים אמצעים קיצוניים כדי להפוך את כיוונה.
אם המחקר בתחום ימשיך להתפתח, הוא עשוי לשנות את הרפואה המודרנית. רופאים יוכלו לעקוב בזמן אמת אחר קצב ההזדקנות של הגוף ולהעריך כיצד תרופות, תזונה או פעילות גופנית משפיעות על הבריאות לטווח ארוך. למעשה, ייתכן שנוכל למדוד לא רק כמה זמן אנחנו חיים, אלא גם כמה טוב אנחנו חיים. עם זאת, לצד ההבטחה הגדולה עולים גם חששות אתיים. האם בעתיד חברות הביטוח ידרשו גישה למדדי הגיל הביולוגי? האם אנשים שנשקף להם סיכון בריאותי גבוה יותר לא יוכלו לרכוש ביטוח, או יאלצו לשלם עליו מחיר גבוה יותר? האם ועדות השתלות, שבוחנות בין השאר את הגיל הכרונולוגי ואת מצבו הרפואי של המטופל, יעדיפו מטופלים שהגיל הביולוגי שלהם נמוך יותר? תרחישים כאלה מעלים חשש ל”אפליה ביולוגית” – עולם שבו ערכו של אדם נקבע על פי הנתונים שמפיקים התאים שלו.
לצד ההתקדמות המדעית, יהיה צורך בגיבוש כללים אתיים וחוקיים ברורים לשימוש בשעונים הביולוגיים. ובכל זאת, המסר המרכזי של המחקר מעורר השתאות: במשך שנים נתפסה ההזדקנות כתהליך אחיד, בלתי נמנע וחד-כיווני, ואילו כעת מתברר שמתחת לפני השטח קיימים דפוסים ביולוגיים משותפים, שחוזרים על עצמם ברקמות שונות ומשפיעים על תהליכים שונים בגוף. בפעם הראשונה בהיסטוריה אנו מתחילים ללמוד כיצד לקרוא את השפה הזו – למדוד אותה, לפרש אותה, ואולי בעתיד גם לשנות אותה.
מאת: דין ברוך-טסה
באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע
https://davidson.weizmann.ac.il/
