Membalikkan Penuaan Dengan Pemrograman Ulang Epigenetik

Selama manusia ada, atau sejak para filsuf dan teolog abad pertengahan mengembangkan konsep waktu yang terbatas, kita mengakui bahwa setiap organisme hidup pada akhirnya akan mengalami kematian. Pemahaman tentang kefanaan ini memberi nilai pada kehidupan, dan itu mendorong kita untuk melakukan hal-hal yang kita lakukan setiap hari.

Namun, dengan terobosan baru-baru ini di bidang umur panjang manusia, kami dapat menolak gagasan kematian yang telah ditetapkan. Kami telah membuat penemuan yang mengisyaratkan kemungkinan untuk memperpanjang rentang kesehatan kami dan menyembuhkan banyak penyakit yang mengancam umat manusia. Kami bahkan membalikkan proses penuaan pada tikus ini, dan kami tidak jauh dari melakukan hal yang sama pada manusia.

Tapi sebelum kita membahas semua hal keren itu, mari kita mundur selangkah dan menilai kembali apa sebenarnya penuaan itu.

Proses Penuaan

Pikirkan mobil. Seiring waktu, suku cadang aus, karat logam, filter tersumbat, dan sebagainya.

Hal yang sama terjadi dengan tubuh kita. Kerusakan oksidatif, pemendekan telomere, dan paparan radiasi adalah beberapa dari banyak proses yang berkontribusi pada teori penuaan .

Teori keausan melihat sel seperti kaus kaki yang hanya bertahan lama sebelum menjadi usang atau berlubang. Mereka dapat menambal diri mereka sendiri, seperti kaus kaki, tetapi hanya beberapa kali sebelum mereka tidak berfungsi lagi. -Mark Stibich, PhD, FIDSA

Tetapi penting juga untuk menyadari bahwa ada lebih dari satu teori tentang penuaan. Teori keausan hanyalah salah satu dari sekian banyak. Ada teori imunologi, teori endokrin, teori radikal bebas, dan masih banyak lagi. Namun dalam artikel ini, kami akan fokus pada teori informasi tentang penuaan , yang menyatukan semuanya.

Tinjauan Epigenetik

Setiap sel dalam tubuh Anda memiliki akses ke seluruh genom Anda. Sel kulit memegang set instruksi DNA yang sama dengan sel hati. Namun, fungsi kedua jenis sel tersebut sangat berbeda. Sekarang, mengapa ini?

Ini karena perubahan epigenom , yang menentukan bagaimana DNA Anda diekspresikan. Sekarang meskipun mereka tidak mengubah urutan DNA Anda yang sebenarnya, mereka memiliki kekuatan untuk menentukan bagaimana urutan itu dibaca .

Tapi bagaimana tepatnya cara kerjanya?

Ada dua mekanisme utama di mana penekanan atau aktivasi gen dapat diinduksi, yang pertama adalah modifikasi histon . Di dalam sel kita, DNA inti dikemas rapat dalam bentuk kromatin, yang dililitkan di sekitar protein seperti gulungan yang disebut histon .

Ketika histon 'menggulung' dengan erat atau menjadi padat, protein yang mentranskripsi atau 'membaca' gen mengalami kesulitan mengakses DNA. Hal ini menyebabkan gen tertentu menjadi tidak aktif . Di sisi lain, ketika histon 'terurai' atau menjadi longgar, protein yang 'membaca' gen dapat dengan mudah mengakses DNA; dengan demikian, mengaktifkannya .

Cara lain ekspresi gen dapat diatur adalah melalui proses yang disebut metilasi DNA .

Metilasi DNA bekerja dengan menambahkan gugus metil (CH₃) ke nukleotida sitosin DNA, yang kemudian akan menghambat transkripsi gen tersebut. Dengan kata lain, gugus metil ini menyorot bagian tertentu dari DNA Anda dan menunjukkan apakah mereka diaktifkan atau tidak.

Pola aktivasi / inaktivasi gen ini membentuk tanda histon , yang mewakili informasi epigenetik dalam sel kita. Apa yang membuat ini begitu penting adalah bahwa ia memberi tahu sel akan menjadi jenis sel apa. Itulah yang memungkinkan sel kulit menjadi sel kulit, dan sel hati menjadi sel hati.

Tapi bagaimana hubungannya dengan penuaan?

Teori Informasi Penuaan

Teori informasi penuaan yang dikembangkan oleh David Sinclair, AO, Ph.D., menyiratkan bahwa hilangnya informasi epigenetik adalah penyebab utama penuaan.

Setiap hari ada triliunan DNA double-strand break di tubuh kita. Pemutusan ini terjadi karena radiasi alami, reaksi kimia di dalam sel, dan terkadang selama pembelahan sel. Tetapi karena kerusakan ini cukup sering terjadi, sel kita telah dipersiapkan dengan baik untuk itu dan melakukan pekerjaan perbaikan yang memadai.

Namun, seperti banyak proses alami, terkadang ada yang salah. Dalam upaya sel-sel kita menyatukan kembali kromosom dan mengatur ulang struktur epigenom, ada kalanya mereka gagal melakukannya. Histon tidak dikembalikan ke tempat yang tepat, dan metilasi DNA terjadi di tempat yang tidak seharusnya. Gangguan ekspresi gen ini juga dikenal sebagai kebisingan epigenetik .

Akumulasi kebisingan epigenetik menyebabkan sel kehilangan informasi epigenetiknya dan melupakan jenis sel yang seharusnya. Dengan kata lain, mereka kehilangan identitasnya .

Ketika satu atau dua sel kita terpengaruh oleh hal ini, kita hampir tidak menyadarinya. Tetapi karena semakin banyak sel kehilangan identitasnya, kita akan mulai memperhatikan penurunan kesehatan kita. Kami mengembangkan gejala penuaan, dan kami menjadi lebih rentan terhadap penyakit seperti Alzheimer atau kanker.

Pandangan Lebih Dalam Metilasi DNA & Jam Epigenetik

Seperti yang dijelaskan sebelumnya, metilasi DNA adalah cara lain untuk mengatur ekspresi gen. Ini adalah mekanisme epigenetik yang melibatkan transfer gugus metil (CH₃) ke situs CpG (bagian genom di mana nukleotida sitosin diikuti oleh nukleotida guanin). Ketika gugus metil berikatan dengan nukleotida sitosin, mereka membentuk 5-metilsitosin (bentuk sitosin termetilasi).

Ketika nukleotida sitosin dimetilasi, transkripsi gen sangat ditekan, mencegah DNA ditranskripsi menjadi RNA. Melakukannya dengan cara yang terkontrol adalah yang secara alami membedakan jenis sel tertentu dan membedakan sifat uniknya.

Namun, perubahan pola metilasi ini ditemukan terkait langsung dengan proses penuaan. Secara umum, perubahan ini meliputi hipermetilasi lokal dan hipometilasi global , yang keduanya merupakan ciri khas penuaan epigenetik (istilah biologis untuk penuaan).

Dengan menggunakan pola perubahan metilasi ini, kami dapat mengembangkan jam biologis yang memprediksi proses penuaan. Salah satunya disebut " Jam Horvath ". Dinamakan setelah Steve Horvath, Ph.D., jam ini menentukan usia biologis suatu organisme berdasarkan tingkat metilasi DNA.

Kami dapat membaca jam biologis ini dan memberi tahu Anda berapa usia Anda sebenarnya . Secara kronologis, Anda mungkin berusia 40 tahun. Tetapi secara biologis Anda mungkin berusia 50 tahun.

Faktanya, kita dapat menggunakan laju dan pola metilasi ini, dan kita dapat menentukan kemungkinan berkembangnya penyakit terminal, dan bahkan memprediksi kapan Anda akan meninggal .

Tapi pertanyaan sebenarnya adalah, bisakah kita memperlambat ini? Atau lebih baik lagi, dapatkah kita mengatur ulang sistem, struktur epigenetik, sehingga sel kita dapat berfungsi seperti dulu?

Pemrograman Ulang Epigenetik

Ada sejumlah cara di mana kita dapat meremajakan tubuh kita dan memperpanjang rentang kesehatan kita: pembatasan kalori, puasa intermiten, suplemen NAD , atau bahkan mengonsumsi senolitik untuk membersihkan sel-sel tua. Ini semua adalah cara di mana kita dapat memperlambat laju penuaan.

Tapi bagaimana kita bisa membalikkan penuaan?

Pertama, kita harus mengembangkan pemahaman tentang Faktor Yamanaka . Faktor Yamanaka (juga disebut sebagai gen OSKM) adalah empat gen yang sangat penting untuk produksi sel induk berpotensi majemuk (sel dengan potensi untuk berkembang menjadi jenis sel apa pun) dari sel somatik . Dengan kata lain, faktor-faktor ini dapat mengubah sel dewasa menjadi sel induk ketika diekspresikan secara berlebihan. Dan ini dilakukan dengan menghilangkan metilasi apa pun di dalam sel.

Pada tahun 2020, sebuah makalah dirilis dari The Sinclair Lab di Harvard Medical School, melaporkan bahwa mata seekor tikus telah diprogram ulang secara epigenetik . Namun alih-alih menggunakan keempat faktor Yamanaka, tim hanya menggunakan tiga faktor : Oct4 , Sox2 , dan Klf4 . Hal ini memungkinkan sel saraf optik untuk mengembalikan pola metilasi DNA mudanya sambil mencegah sel dari pengaturan ulang sepenuhnya menjadi sel punca. Dengan kata lain, sel-sel saraf memiliki usia biologis yang dibalik, tetapi masih mempertahankan identitas selulernya.

Dengan penemuan inovatif ini, tim tidak hanya membuktikan bahwa memperpanjang rentang kesehatan kita adalah mungkin, tetapi mereka juga membuktikan bahwa membalikkan penuaan adalah mungkin. Dan berapa kali kita bisa melakukan ini? Mungkin sudah dua kali. Atau mungkin dua ratus kali. Siapa tahu?

Kemana Kita Menuju Selanjutnya

Kita sering menerima penuaan sebagai proses yang terjadi secara alami dan kita tidak dapat berbuat apa-apa. Tetapi jika ada, penuaan adalah penyakit tersendiri. Seiring bertambahnya usia, tubuh kita kehilangan kemampuan untuk melawan penyakit akibat hilangnya informasi epigenetik. Dan karena itu, kita menjadi jauh lebih rentan terhadap penyakit degeneratif lain seperti Alzheimer, Parkinson, osteoporosis, atau kanker; untuk menyebutkan beberapa.

Di dunia kita saat ini, kita menghabiskan kira-kira tiga puluh tahun mengalami penurunan kesehatan kita dan dua puluh tahun terakhir membawa penyakit sampai akhirnya menyebabkan kematian.

Tetapi bagaimana jika ini bukan masalahnya? Bagaimana jika gejala penuaan dan penyakit yang mengikutinya adalah hal-hal yang tidak perlu kita khawatirkan?

Apakah itu layak untuk diselidiki? Apakah itu bahkan dianggap alami ?

Menanggapi hal itu, tidak ada yang dilakukan manusia saat ini yang murni alami. Mencoba untuk langsung mencegah akar penyebab penuaan tidak ada bedanya dengan transplantasi organ atau mengobati kanker dengan menggunakan kemoterapi. Kami telah berevolusi dari waktu ke waktu untuk mempelajari dan mengendalikan hal-hal yang dulu mengendalikan kami.

Meskipun kita sangat jauh dari mengatur ulang setiap ~37 triliun sel kita di tubuh kita, membayangkan dunia di mana terapi gen dapat digunakan untuk mengobati penyakit yang berkaitan dengan usia cukup dapat dibayangkan. Dengan terobosan luar biasa seperti pemrograman ulang sel (terbukti pada tikus), bidang umur panjang manusia terus bekerja menuju masa depan yang bebas penyakit.