ทำไมเราถึงแก่ชรา? (ตอนที่ 6/12) ... การเปลี่ยนแปลงของอีพิจีเนติก (Epigenetic Alterations)

การเปลี่ยนแปลงของอีพิจีเนติก (Epigenetic Alterations) เป็นการจัดการและควบคุม DNA โดยไม่เปลี่ยนแปลงลำดับของกรดนิวคลีอิกใน DNA แต่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการแสดงออกของยีน (gene expression) ซึ่งส่งผลต่อการทำงานของเซลล์และลักษณะทางกายภาพ

Epigenetic Alterations เกิดได้หลายแบบด้วยกัน แบ่งเป็นสามประเภทคือ

• DNA methylation เป็นกระบวนการที่เพิ่มหรือลดกลุ่มสารที่ชื่อ methyl group ไปยังบางจุดหรือบางพื้นที่ของ DNA เพื่อปิดหรือเปิดการแสดงออกของยีน
• Histone modification เป็นกระบวนการที่เปลี่ยนแปลงรูปร่างหรือสถานะของ histone (เป็นโปรตีนที่ถูก DNA ไปพันรอบ) เพื่อทำให้ DNA หุ้มยึดแบบแน่นหรือยึดแบบหลวม เป็นการควบคุมการเข้าถึงของโปรตีนที่จะอ่าน DNA
• Non-coding RNA เป็น RNA ที่ไม่ได้ใช้ในการผลิตโปรตีน แต่ช่วยในการควบคุมการแสดงออกของยีนโดยการผูกติดกับ RNA ที่ใช้ในการผลิตโปรตีน (coding RNA) เพื่อยับยั้งหรือเสริมการผลิตโปรตีน

Epigenetic Alterations เกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ เช่น ระหว่างกระบวนการพัฒนาและเจริญเติบโตของเซลล์ สิ่งแวดล้อมและพฤติกรรมของคน เช่น อาหาร การออกกำลังกาย สารพิษ ความเครียด เป็นต้น

เมื่อเวลาผ่านไปนานเข้า ก็ยิ่งทําให้สูญเสียข้อมูลของอีพิจีเนติกมากขึ้นเรื่อยๆ และส่งผลให้กระบวนการทางสรีรวิทยาลดน้อยลง เช่น ภาวะสมดุลย์ของโปรตีน (proteostasis), การทํางานของไมโตคอนเดรีย, และความเสถียรของยีน เกิดผลกระทบต่อสุขภาพตามมาได้ทั้งด้านดีและไม่ดี นอกจากนี้ ยังนำไปสู่การเกิดโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุ เช่น

• โรคมะเร็ง: ทำให้ยีนที่ควบคุมการเจริญเติบโตและการตายของเซลล์มะเร็ง (oncogenes and tumor suppressor genes) ถูกปิดหรือเปิดได้ (อย่างไม่ถูกต้อง) ทำให้เซลล์มะเร็งเพิ่มจำนวนและแพร่กระจายได้ง่ายขึ้น
• โรคจิตเวช: ทำให้การแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับสารสื่อประสาท (neurotransmitters) เช่น โดปามีน (dopamine) เซโรโทนิน (serotonin) หรือยีนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาสมอง เช่น BDNF (brain-derived neurotrophic factor) เปลี่ยนไปได้ ส่งผลต่อการทำงานของสมองและพฤติกรรม เช่น การเกิดโรคซึมเศร้า (depression), โรคจิตหลอน (schizophrenia) หรือโรคออทิสติก (autistic)
• โรคพันธุกรรม: การเปลี่ยนแปลงของอีพิจีเนติก สามารถถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้ผ่านการสืบพันธุ์ เช่น การได้รับสารพิษในช่วงการตั้งครรภ์ (in utero exposure) หรือการบำบัดโดยใช้ยา (pharmacological treatment) สามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของอีพิจีเนติกขึ้นใน DNA ของแม่และถูกถ่ายทอดไปยัง DNA ของลูกได้ เช่น การได้รับสารไบซ์เฟโนล A (Bisphenol A) ในช่วงการตั้งครรภ์สามารถทำให้ Epigenetic Alterations เกิดขึ้นใน DNA ของแม่และถูกถ่ายทอดไปยัง DNA ของลูกได้ ส่งผลให้เกิดความผิดปกติในการพัฒนาของลูก

การเปลี่ยนแปลงของอีพิจีเนติกไม่สามารถย้อนกลับได้ แต่การตั้งโปรแกรมใหม่ให้อีพิจีเนติก จะกู้คืนข้อมูลของอีพิจีเนติกได้และทำให้เกิดการย้อนกลับของกระบวนการชราภาพ

ตัวอย่างเช่น การนำโซมาติกเซลล์ (somatic cells คือเซลล์ที่ประกอบขึ้นเป็นเนื้อเยื่อและอวัยวะต่าง ๆ ที่มีลักษณะและการทำงานที่จำเพาะสำหรับแต่ละเนื้อเยื่อและอวัยวะนั้น) มาทำการตั้งโปรแกรมใหม่ด้วย Transcription factor ทำให้เกิดการรีเซ็ทสถานะอีพิจีเนติก (epigenetic state) และเปลี่ยนโซมาติกเซลล์ให้ย้อนกลับมาเป็นเซลล์ต้นกำเนิดแบบ Pluripotent ได้อีก การทำเช่นนี้เป็นการย้อนวัยให้เซลล์และปรับปรุงการทำงานให้กลับมา

การตั้งโปรแกรมอีพิจีเนติกใหม่ (Epigenetic reprogramming) ประสบความสำเร็จในสัตว์ทดลองแล้ว โดยใช้วิธีการตั้งโปรแกรมใหม่บางส่วนหรือแบบชั่วคราว เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียเอกลักษณ์ของเซลล์ (Cell Identity) ที่อาจจะเหนี่ยวนําให้เกิดเซลล์มะเร็งขึ้นได้ถ้าใช้การตั้งโปรแกรมใหม่แบบเต็มรูปแบบ   การตั้งโปรแกรมใหม่บางส่วนหรือชั่วคราวสามารถเพิ่มการสร้างเนื้อเยื่อใหม่ให้มากขึ้น และช่วยยืดอายุขัยได้

การป้องกันและรักษา Epigenetic Alterations ขึ้นอยู่กับสาเหตุและผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นใน DNA ของแต่ละบุคคล ไม่มีวิธีการที่สามารถป้องกันหรือรักษาได้ทั้งหมด แต่มีวิธีการบางอย่างที่อาจช่วยลดความเสี่ยงหรือปรับปรุงสภาพของผู้ป่วยได้

• การรับประทานอาหารที่มีประโยชน์ เช่น ผัก ผลไม้ ธัญพืช ถั่ว และอาหารที่มีสารต้านอนุมูลอิสระ เช่น เบอร์รี่ ช็อกโกแลต ชาเขียว เป็นต้น เพื่อให้ได้รับสารอาหารที่จำเป็นและป้องกันไม่ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทาง epigenetics จากสารพิษในอาหาร
• การออกกำลังกายอย่างสม่ำเสมอ เพื่อเสริมสร้างภูมิคุ้มกัน กระตุ้นการไหลเวียนของเลือด และป้องกันการเกิดโรคเบาหวาน ความดันโลหิตสูง โรคหัวใจ เป็นต้น
• การหลีกเลี่ยงสารพิษ เช่น บุหรี่ แอลกอฮอล์ ยาเสพติด เคมีในสิ่งแวดล้อม เช่น ไบซ์เฟโนล A (Bisphenol A) ในขวดพลาสติก เพื่อป้องกันการเป็นพิษของ DNA
• การใช้ยาบำบัดที่มีผลต่อ epigenetics เช่น DNA methylation inhibitors, histone deacetylase inhibitors, microRNA modulators เป็นต้น เพื่อปรับการแสดงออกของยีนให้เหมาะสม
• การใช้การแก้ไขยีน (gene editing) เช่น CRISPR-Cas9 เพื่อแก้ไข DNA ที่มี epigenetic alterations

===================

อ้างอิง:-

- Loss of Epigenetic Information Can Drive Aging, Restoration Can Reverse It | Harvard Medical School

- A ride through the epigenetic landscape: aging reversal by reprogramming | SpringerLink

- Epigenetics of aging and disease: a brief overview | SpringerLink