Yeni deneysel yaklaşım fiziksel gerilemeyi yavaşlatıyor ve yuvarlak solucanların ömrünü uzatıyor. Yaşlanma araştırmaları alanında çalışan bilim insanları bugün, biyolojik çalışmalarda yaygın olarak kullanılan yuvarlak solucan ‘C. elgans‘ın fiziksel gerileme hızını yavaşlatan ve ömrünü uzatan yeni bir deneysel yaklaşımı rapor ediyor. Bulgular, Springer Nature grubuna bağlı bilimsel bir dergi olan Nature Aging’in 30 Aralık tarihli sayısında açıklandı. Araştırmanın baş yazarı, Washington Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde laboratuvar tıbbı ve patoloji profesörü olan Matt Kaeberlein’in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olarak çalışan Brandon J. Berry.
Kıdemli ve sorumlu yazarlar ise Almanya Dummerstorf’taki Çiftlik Hayvanları Biyolojisi Enstitüsü Epigenetik, Metabolizma ve Uzun Ömür Grubu’ndan Shahaf Peleg ve New York’taki Rochester Üniversitesi Tıp Merkezi’nden Andrew P. Wojtovich. Ekipleri, uzun ömürlülük üzerine yaptıkları çalışmaların bir parçası olarak mitokondrinin işlevini doğrudan kontrol etmenin yollarını keşfetmekle ilgileniyor. Mitokondriler canlı hücrelerin içindeki güç santralleridir. Birçok kritik işlevlerinin yanı sıra hücresel solunum ve enerji üretiminde merkezi bir rol oynarlar. Zaman mitokondrilere zarar verir. Ayrıca zamanla solucanlarda, insanlarda, diğer hayvanlarda hareket güçlüğü ve diğer yaşlanma belirtileri ortaya çıkmaya başlar.
Yuvarlak solucanlar yaşlanma çalışmalarında yaygın olarak kullanılır çünkü ortalama ömürleri sadece iki ila üç haftadır. Bu da araştırma sonuçlarının genellikle hızlı bir şekilde elde edilebileceği anlamına geliyor. Bu son çalışmadaki bilim insanları, mitokondriyal disfonksiyonun yuvarlak solucan yaşlanmasındaki rolü ve bu bozulmanın bir kısmının durdurulup durdurulamayacağı veya tersine çevrilip çevrilemeyeceği hakkında daha fazla bilgi edinmek istediler. Mitokondri çift zarla kaplıdır. İç katman akordeon gibi kıvrımlıdır. Başkaları tarafından yapılan önceki modelleme çalışmalarında, iç zar boyunca voltaj potansiyelinin (yüklü parçacıkları hareket ettirme kapasitesi) yaşla birlikte azaldığı gözlemlenmiştir.
Bunun neden olduğu yaşlanma araştırmalarında önemli bir sorudur. Mitokondriyal membran potansiyeli, enerji molekülü üretimi, bağışıklık sinyali ve genetik düzenleme dahil olmak üzere bu hücre organellerinin hayati görevlerinin çoğunu yönlendirir. Araştırmacıların makalelerinde belirttiği gibi, “Mitokondriyal membran potansiyelinin azalması, yaşlanmanın karmaşık işlev bozuklukları için çekici bir açıklamadır. Ancak mitokondri voltaj potansiyelinin azalmasının hücresel yaşlanmanın bir nedeni mi yoksa sonucu mu olduğu belirsizdir.”
Nedenselliği test etmek gibi zor bir hedefe ulaşmak için araştırmacılar, hücre içindeki biyolojik bir süreci hassas bir şekilde kontrol etmek adına ışığı kanalize eden optogenetik adı verilen bir teknik kullandılar. Işıkla aktive olan bir proton pompası aracılığıyla yetişkin yuvarlak solucanların hücrelerindeki mitokondriyal membran potansiyelini özellikle artırmayı başardılar. Bu araca “mitokondri-ON” adını verdiler.
Yuvarlak solucanların vücutlarının şeffaf olması ve tüm hücrelerinin mikroskop altında görülebilmesi de bu yaklaşıma uygun bir özelliktir. Bu çalışma için hazırlanan yavru solucan popülasyonları, yetişkinliklerinin 1. Gününe kadar gelişimleri boyunca ışıksız tutuldu. Daha sonra deneysel koşullara maruz bırakıldılar. Optogenetik tekniğiyle yuvarlak solucanların mitokondriyal membran potansiyelini gençleştiren bilim insanları, üç farklı türde yaşla ilişkili bazı yaşlanma belirtilerini tersine çevirdi ve tedavi edilmeyen solucanlara kıyasla tedavi edilen solucanların ömrünü tekrarlanabilir şekilde uzattı.
Araştırmacılar, yuvarlak solucanlarda “Yetişkinlik döneminde mitokondriyal zarı deneysel olarak artırmak için ışık enerjisinden yararlanmanın yaşlanma hızını yavaşlatmak için tek başına yeterli olduğunu gösterebildik” dedi. Yuvarlak solucanlar, tıpkı insanlar gibi, yaşlandıkça hareket etmekte daha fazla zorlanma eğilimindedir. Yaşlanmalarına rağmen, mitokondri-ON aktivasyonu sıvı içine yerleştirilen solucanların çırpınma hızını artırdı. Bilim insanları bu sonuçların, yuvarlak solucanlarda yaşa bağlı fizyolojik gerilemenin, zaman geçtikçe ortaya çıkan mitokondriyal voltaj potansiyeli kaybını doğrudan tersine çevirerek iyileştirilebileceğini gösterdiğini belirtti.