Az Eötvös Loránd Tudományegyetem (ELTE) genetika tanszéke és a Magyar Tudományos Akadémia Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézetének (MTA SZTAKI) kutatói gépi tanulásos algoritmus segítségével jellemezték az ember 24 ezer fehérjéjét, és meghatározták, hogy melyek játszhatnak szerepet az öregedési folyamatokban.

Hiába az öregedés az egyik legtermészetesebb életműködés, valójában alig tudunk valamit mechanizmusáról. A terület kutatói azonban úgy vélik, néhány éven belül valóságos robbanással felérő változások következhetnek be az öregedés megértése terén, melyek akár az emberi élet meghosszabbítását is eredményezhetik - számol be róla a Magyar Nemzet.

Máig nem ismerjük a folyamatot
Hiába öregszik, majd hal meg minden ember és a legtöbb ismert élőlény, mégis van néhány olyan biológiai rendszer, amely sikeresen dacol az elmúlással: például a rákos sejtek, az édesvízi hidra - egy csalánozó - vagy a planária nevű féreg, melyek megkérdőjelezik az öregedés szabályát. A klasszikus felfogás szerint az öregedés természetes és automatikus biológiai folyamat, hiszen az élet során folyamatosan sejtes károsodások (például károsodott fehérjék), negatív hatású genetikai változások (mutációk) halmozódnak fel a sejtekben. Ezek egy idő után egyre inkább hátráltatják az egészséges működést, ami hamarosan leromláshoz, betegség kialakulásához, majd előbb-utóbb halálhoz vezet. Az öregedési folyamatot tehát a sejtes károsodások életkorral járó, fokozatos felhalmozódása okozza. De a sejtes károsodások kialakulásának elsődleges genetikai okát, tehát az öregedési folyamat mechanizmusát a mai napig nem ismerjük.

Lassítani vagy blokkolni az öregedést
Az öregedésre vonatkozó aktuális kulcskérdés, hogy milyen gének alkotják a folyamat mechanizmusát, mi a folyamat genetikai alapja, melynek ismeretével meglenne az elvi lehetősége annak, hogy beavatkozzunk a rendszerbe. Így lassíthatnánk vagy akár blokkolhatnánk az öregedési folyamatot, hogy a mainál sokkal hosszabb és egészséges élettartamot is elérjünk. Az ELTE genetikusainak és az MTA SZTAKI informatikusainak közös munkája, amelyet a Nature-höz tartozó Scientific Reports folyóirat közölt, éppen ebben jelenthet fontos állomást.

"Arra voltunk kíváncsiak, hogy az emberi sejtekben található fehérjék közül melyek vannak kapcsolatban az öregedéssel, tehát melyek szabályozzák, illetve melyek vesznek részt a folyamat mechanizmusában. A fehérje-adatbázisokban immár 21 ezer szempont szerint jellemezhetőek az emberi fehérjék. Ezeket betápláltuk egy általunk létrehozott gépi tanulási algoritmusba. Minthogy sok fehérjéről már eleve tudjuk, hogy szerepet játszik az öregedésben, ezek tulajdonságait alapul véve a program kiválasztott 36 olyan fehérjejellemzőt, amely alapján egyértelműen eldönthető egy fehérjéről, hogy kapcsolatban áll-e vagy sem az öregedési folyamattal" - mondta el a lapnak Vellai Tibor egyetemi tanár, az ELTE genetikai tanszékének vezetője.

A tanszékvezető elmondása szerint az algoritmus idővel eltért az alapbeállítástól, és olyan fehérjéket kezdett összefüggésbe hozni az öregedéssel, amelyekről korábban sosem gondolták ezt, míg egyes fehérjéket, amelyeket eddig fontosnak tartottak ebből a szempontból, nem talált eléggé jelentősnek. "A 21 ezer különféle fehérjejellemző között találjuk például azt, hogy a sejtmembránban található-e az adottfehérjevagy a sejtplazmában, és hogy fizikai kapcsolatban áll-e más, az öregedésben szerepet játszó fehérjékkel" - magyarázta.

Vitatott szerep
Ha a program magas valószínűségi értéket rendel a fehérjéhez (tehát meglehetősen esélyes, hogy az adott fehérje kapcsolatban áll az öregedéssel), akkor ez még mindig csak hipotézisgyártásra alkalmas, így kísérletesen kell bebizonyítani a fehérje ilyetén szerepét.

Ez azért is fontos, mert a tudományterületen számos fehérje (így a szirtuin fehérjék, a SIRT-1 és SIRT-2) szerepe igencsak vitatott. Korábban leírták, hogy a fehérje rendkívül fontos az öregedés szabályozásában, de néhány éve megjelent a Nature-ben egy cikk arról, hogy hiába tették működésképtelenné a fehérje génjét különféle modellállatokban, a kezelt állatok élettartama nem változott meg a beavatkozás után. Így arra jutottak, hogy a szirtuinok nem befolyásolják az öregedést. A mostani géptanulásos módszer azonban a SIRT-2 fehérjét az egyik legerősebb öregedési fehérjeként azonosította. "Van sok olyan humán fehérje a listán, amelyről korábban senki sem tudta, hogy köze lehet az öregedéshez. Ezek potenciális új, öregedéssel kapcsolatban álló humán fehérjék. A kutatás következő lépcsőfoka az lesz - és ezt már el is kezdtük -, hogy fonálférgekben egyenként kiütjük e fehérjék génjeit, és figyeljük, hogy módosul-e az élettartamuk" - magyarázta a Magyar Nemzetnek Vellai Tibor.

A tanszékvezető hozzátette, hogy az új matematikai elemzés, amely fél év alatt zajlott le, hosszú évek laboratóriumi küszködésétől szabadította meg a kutatókat, és segítségével pontosan megjósolható, hogy mely fehérjék szerepét érdemes kísérletesen is ellenőrizni.

Akaratlagosan öregítenek a gének?
Amikor a kutatók "öregedési fehérjékről" és az öregedési folyamatban "szerepet játszó" faktorokról beszélnek, úgy gondolják, hogy ezeknek a fehérjéknek az a feladatuk, hogy "akaratlagosan" öregítsék a szervezetet - pedig a géneknek valójában mi érdeke lenne, hogy a hordozójuk szervezetét elrontsa, majd elpusztítsa? Az öregedésről eddig szükségszerű, elkerülhetetlen rosszként gondolkodtunk. "Az úgynevezett öregedési fehérjék befolyásolják az öregedési folyamat sebességét, rátáját. Ha egy ilyen fehérjét kódoló gént kikapcsolunk, akkor az érintett állat élettartama jellemzően megnövekszik, tehát a fehérje normális funkciója valójában az öregedési folyamat szabályozása volt. Ilyen szabályozó funkciójú fehérjéből az elmúlt harminc évben körülbelül ötszázat azonosítottak" - folytatta a tanszékvezető. Véleménye szerint ugyanilyen fontos kérdés azonban, hogy mi az a molekuláris mechanizmus, amely öregíti a testet.

"Nos, erre azt tudom mondani, hogy jelenleg nem ismerjük az öregedés mechanizmusát. Viszont ha megismerjük a mechanizmust, akkor is ott lesz a kérdés, hogy miért rendelkezünk olyan fehérjékkel, amelyeknek az a dolguk, hogy öregítsenek minket. Ez feltehetően evolúciós optimumot szolgáltat. Ha nem lenne öregedési folyamat, és nem halnának meg az egyedek, akkor pillanatok alatt túlszaporodnának a fajok, pillanatok alatt felélnék az erőforrásokat, és hamar kihalnának. Nézzük például azE. colibaktériumot, amely egy olyan pici sejt, hogy mikroszkóp nélkül láthatatlan! Ha ez a sejt korlátlan források segítségével szabadon osztódhatna (egy sejtből kettő képződik, kettőből négy, négyből nyolc és így tovább), akkor két nap alatt a föld tömegével megegyező biomasszát képezne a kiindulási sejtünk."

Hatalmas robbanás előtt a tudományterület
Az elmélet szerint azért van öregedés, mert génjeink hosszú távon akkor járnak jól, ha egy idő után, mikor a szaporodás szempontjából már hasznavehetetlenné válunk, megszabadulnak tőlünk, az utódainkba átadott génjeink pedig továbbélhetnek. "A sejtek automatikus öregedéséről szóló elméletek hosszú évtizedek intenzív kutatása ellenére sem nyertek mindmáig bizonyítást. Mi azt gondoljuk, hogy a tudományterület hatalmas robbanás előtt áll. Sok olyan sejtet ismerünk ugyanis, amely nem öregszik. Ilyenek például a csíravonal (ivarsejteket képző) sejtek, a rákos sejtek vagy a planária és édesvízi hidra testi sejtjei. Ezek a sejtek nem mutatják az öregedési folyamat jellemzőit, tehát sejtvonaluk potenciálisan halhatatlan. Pedig ezek sem mentesek a genomot érintő mutációktól és azanyagcseresorán képződött sejtes károsodásoktól"

Megállítani az öregedést
Továbbra sem ismert tehát az öregedés alapjául szolgáló molekuláris mechanizmus, amely végül elvezet az egyén halálához. De ha egyszer ismert lesz, akkor ez vajon azt is jelenti majd, hogy befolyásolni fogjuk az öregedést, és akár meg is állíthatjuk? "Az emberi élet meghosszabbítása nem valami új törekvés. Amikor az ember orvosi szolgáltatásokat vesz igénybe, azoknak szinte mindig az élet meghosszabbítása a céljuk, legyen az a rák, azAlzheimer-kórvagy bármilyen más öregkori betegség kezelése. De éppen ezért vesztegel a mai orvostudomány zsákutcában. Ahelyett ugyanis, hogy magát az öregedési folyamatot ismernénk meg, az öregkori betegségek széles skáláját igyekszünk egyedileg gyógyítani. Ezzel azonban nem oldjuk meg az öregedés problémáját. Például ha gyógyítani tudnánk a rákot, mindössze azt érnénk el, hogy nem rákban, hanem egy másik öregkori betegségben, például Alzheimer-kórban betegednénk és halnánk meg. Ha azonban az öregedési folyamat rátáját tudnánk csökkenteni, azzal az összes öregkori betegség kialakulását egyidejűleg késleltethetnénk" - tette hozzá Vellai Tibor.