ทะลุกรอบ | ป๋วย อุ่นใจ

‘ยิ่งอยู่ร้อน ยิ่งแก่ไว’ ในระดับอณู

อ่านแล้วแทบสะดุ้งสำหรับคนที่อยู่เมืองที่มีแค่สองฤดู คือ ร้อน กับร้อนมาก!

งานวิจัยใหม่จากมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย (University of Southern California) พบว่าผู้คนที่อาศัยอยู่ในเขตพื้นที่ที่ร้อนอบอ้าวจะมีจารึกแห่งความชราติดอยู่บนดีเอ็นเอมากกว่าผู้อยู่อาศัยในเขตที่เย็นกว่า

หรือถ้าให้พูดในอีกนัยหนึ่งก็คือ คนที่อยู่ในเขตร้อนจะแก่ไวกว่าคนที่อยู่ในเขตหนาว (เย้ยยยยย!!!)

จารึกแห่งความชราที่ว่า แท้จริงแล้วเป็นหมู่ทางเคมีที่เรียกว่าหมู่ “เมทิล (methyl)” ซึ่งเมื่อถูกเติมลงไปบนสายดีเอ็นเอ (DNA Methylation) แล้วจะไปเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนในสายดีเอ็นเอในบริเวณนั้น ถ้าให้เปรียบก็คงคล้ายกับการปิดสวิตช์ของยีน

ก็ถ้ามองว่ายีนคือพิมพ์เขียวสำหรับสร้างโปรตีนหรือเอนไซม์เพื่อใช้เป็นกลจักรในการควบคุมกลไกทางชีวเคมีภายในเซลล์ การเติมหมู่เมทิลลงบนสายดีเอ็นเออย่างถูกต้องจะช่วยกำหนดชนิดของโปรตีนที่เซลล์สร้างซึ่งจะมีผลต่อลักษณะทางกายวิภาคและพฤติกรรมของเซลล์อีกที

เรื่องนี้มีความสำคัญมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกระบวนการพัฒนาของตัวอ่อน เพราะจีโนมขนาดสามพันล้านคู่เบสของมนุษย์มียีนทั้งหมดอยู่ราวๆ สองหมื่นยีน

แต่เซลล์นั้นไม่จำเป็นต้องใช้ยีนทั้งสองหมื่นยีนเพื่อควบคุมลักษณะทางกายวิภาคและกลไกในเชิงสรีรวิทยา เซลล์ที่มีลักษณะเฉพาะมักจะใช้ยีนแค่เพียงบางส่วนในกระบวนการพัฒนา (differentiation) เช่น เซลล์ประสาทก็จะใช้แค่ยีนในกลุ่มที่เกี่ยวข้องการควบคุมลักษณะของเซลล์ประสาท การส่งและรับสัญญานประสาท ในขณะที่เซลล์ผิวหนังก็จะใช้ยีนที่ช่วยกระตุ้นลักษณะกายวิภาคของเซลล์บุผิว ซึ่งก็จะแตกต่างออกไปจากของเซลล์ประสาท

แบบแผนการเปิด-ปิดสวิตช์ของยีนที่ชัดเจนและเป็นเอกลักษณ์ ช่วยให้เซลล์มีลักษณะที่เฉพาะเหมาะสมกับการทำงานที่แตกต่างกันในร่างกายได้ และการเติมหมู่เมทิลลงไปบนสายดีเอ็นเอนี่แหละคือหนึ่งในกลไกที่เซลล์ใช้กำหนดแบบแผนการปิดสวิตช์ของยีนที่ไม่ได้ใช้ของพวกมันนั่นเอง และถ้ามองว่าการเติมหมู่เมทิลมีผลในการปิดสวิตช์ของยีน ยิ่งเติมเยอะ ก็จะมียีนที่ถูกปิดไปเยอะ ทำให้เซลล์ทำได้แค่หน้าที่ที่จำเพาะ ไม่กี่อย่าง ยืดหยุ่นปรับเปลี่ยนไปทำอะไรอย่างอื่นไม่ค่อยได้

การเติมหมู่เมทิลลงไปบนสายดีเอ็นเอเพื่อควบคุมการแสดงออกของยีนนี้เรียกว่าการควบคุมแบบ “เหนือพันธุกรรม” หรือ “เอพิเจเนติก (epigenetic)”

และที่น่าสนใจก็คือ มีรายงานมากมายชี้ชัดว่าการเติมหมู่เมทิลลงบนสายดีเอ็นเอหรือการปรับแต่งเอพิเจเนติกในจีโนมนี้จะเพิ่มสูงขึ้น สอดคล้องกับอายุ (และความเสื่อมถอย) ที่มากขึ้นด้วย!!

และนั่นทำให้นักวิจัยพฤฒาวิทยา (gerontology) และเวชศาสตร์ผู้สูงวัย (geriatric) เริ่มให้ความสนใจกับแบบแผนของเอพิเจเนติก เพราะถ้าเราเข้าใจแบบแผนของมันได้อย่างถ่องแท้ บางทีเราก็อาจที่จะสามารถคำนวณอายุที่แท้จริงของมนุษย์หรือที่เรียกว่าอายุทางชีวภาพ (biological age) ได้ในระดับเซลล์

การเข้าใจอายุทางชีวภาพจะสะท้อนให้เห็นถึงสภาพความเป็นจริงของความเสื่อมถอยของเซลล์ ของร่างกาย หรือของอวัยวะ และอาจจะใช้ทำนายได้ว่า “ร่างกายนี้เสื่อมถอยไปมากแค่ไหนแล้ว และอาจจะประเมินได้ว่าน่าจะหมดอายุลงเมื่อไร”

การระบุอายุเช่นนี้จะมีคุณค่ามากกว่าอายุตามวันเกิดอย่างมหาศาลในเชิงการแพทย์และสาธารณสุขทั้งในเรื่องของการป้องกันโรค (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง โรคไม่ติดต่อ (noncommunicable diseases, NCD) อาทิ เบาหวาน ความดัน โรคไต) การวางแผนช่วยส่งเสริมสุขภาพ และการจัดการการลดความเสี่ยงต่างๆ เพื่อยืดอายุผู้คนในสังคม

ที่น่าสนุกยิ่งกว่าการรู้สถานะของร่างกายว่าแก่ไวขึ้น หรือแก่ช้าลงได้ ก็คือมีอะไรมั้ยที่จะช่วยอายุที่แท้จริงทางชีวภาพให้กับเราได้ เพราะถ้าทำได้บางทีเราอาจจะอยู่ยงคงกระพัน อายุยืนหมื่นปีก็เป็นได้

และเมื่อ “จารึกแห่งความชรา” หรือ “เอพิเจเนติก” อาจจะเป็นกุญแจสำคัญสู่การค้นหา “ยาอายุวัฒนะ” หรือ “น้ำพุแห่งความเยาว์วัย”

ผู้คนมากมายก็เลยหันมาสนใจแบบแผนการเติมหมู่เมทิลบนสายดีเอ็นเอ หลายทีมเริ่มสนใจที่จะสำรวจและจัดสร้างอัลกอริธึ่มสำหรับการคำนวณอายุทางชีวภาพในระดับเซลล์

และแล้วในปี 2011 ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ลอสแองเจลิส (University of California Los Angeles, UCLA) นำโดยสเวน บ๊อกแลนต์ (Sven Bocklandt) สตีฟ ฮอร์วาธ (Steve Horvath) และอีริก วิเลน (Eric Vilain) ก็ได้สร้างโมเดลทางคณิตศาสตร์ขึ้นมาเพื่อประมาณอายุของเซลล์ (และร่างกาย) จากแบบแผนเอพิเจเนติกได้สำเร็จ และได้ตีพิมพ์ออกมาในวารสาร PLOS One

งานนี้แม้จะยังเป็นเพียงงานเบื้องต้น ผิวเผิน แต่ก็เป็นหลักฐาน (proof of concept) ที่ช่วยบ่งชี้ว่าแนวคิดในการใช้แบบแผนเอพิเจเนติกเพื่อคำนวณอายุทางชีวภาพนั้นเป็นไปได้และน่าจะมีประโยชน์อย่างน้อยก็ในเชิงนิติวิทยาศาสตร์ (forensic science)

งานวิจัยของทีม UCLA ทำให้การแข่งขันในสมรภูมิแห่งการคำนวณอายุทางชีวภาพนั้นเริ่มร้อนระอุ…

ในปี 2013 ทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานดิเอโก (University of California San Diego) นำโดยเกรกอรี ฮันนัม (Gregory Hannum) คัง จาง (Kang Zhang) และ เทร ไอเดเคอร์ (Trey Ideker) ก็ได้เปิดตัววิธีในการวิเคราะห์อายุทางชีวภาพจากแบบแผนเอพิเจเนติกจากเลือด หรือที่หลายคนเรียกว่า “นาฬิกาฮันนัม (Hannum Clock)” ออกมาในวารสาร Molecular Cell

นาฬิกาฮันนัมได้รับความสนใจอยู่ชั่วครู่ชั่วยาม เพราะเพียงแค่ไม่ถึงปีหลังจากนั้น สตีฟ ฮอร์วาธ จากทีม UCLA ก็ตีพิมพ์เปเปอร์ออกมาในวารสาร Genome Biology เพื่อนำเสนอแนวคิด “นาฬิกาฮอร์วาธ (Horvath Clock)” อีกหนึ่งยุทธวิธีวิเคราะห์แบบแผนเอพิเจเนติกที่เขาพัฒนาขึ้นมาจากการศึกษาเนื้อเยื่อตัวอย่างที่มาจากอวัยวะส่วนต่างๆ ของมนุษย์

“วิธีของผมคือการเอาแอปเปิลมาเทียบกับส้ม หรือในกรณีนี้ ส่วนต่างๆ ของร่างกาย สมอง หัวใจ ปอด ตับ ไต และกระดูกอ่อน” สตีฟกล่าว และเนื่องจากงานของสตีฟ ศึกษาอวัยวะหลากหลาย ผลออกมาก็เลยแอบงงๆ เล็กน้อย แต่ทว่าท้ายที่สุดแล้ว กลับกลายเป็นผลดี เพราะสิ่งที่สตีฟพบก็คือ เนื้อเยื่อแต่ละชนิด ชราภาพไปด้วยอัตราที่ไม่เหมือนกัน

แม้ว่าอายุทางชีวภาพของตัวอย่างส่วนใหญ่จะสอดคล้องกันกับอายุจริงของเจ้าของ (chronological age) แต่อายุของหลายอวัยวะนั้นผิดแปลกไปอย่างมีนัยสำคัญ อย่างเช่น เนื้อเยื่อส่วนหน้าอกของสาวๆ จะมีอายุมากกว่าเนื้อเยื่ออื่นๆ ในร่างกายอย่างชัดเจน

“เทียบกับอวัยวะอื่นๆ เนื้อเยื่อปทุมถันจะแก่ไวกว่าราวๆ 2-3 ปี” สตีฟเผย “และถ้ามีหรือเคยมีปัญหามะเร็งเต้านม เนื้อเยื่อในบริเวณใกล้ๆ กับก้อนมะเร็ง แม้จะเป็นเนื้อเยื่อปกติก็จะยิ่งแก่ไวขึ้นไปอีก โดยเฉลี่ยแล้ว จะราวๆ 12 ปี ถ้าเทียบกับอวัยวะอื่น”

ประเด็นนี้น่าสนใจ เพราะแก่ไว โอกาสที่จะกลายพันธุ์ผิดเพี้ยนก็เยอะขึ้นเป็นธรรมดา บางทีการค้นพบนี้อาจจะเป็นอีกหนึ่งเหตุผลที่มาช่วยอธิบายว่าทำไมมะเร็งเต้านมถึงเป็นมะเร็งที่พบมากที่สุดในเพศหญิง

งานของสตีฟกลายเป็นที่ฮือฮาในหมู่นักวิจัย และกลายเป็นทรัพยากรสำคัญในการศึกษาอายุทางชีวภาพ เพราะมีข้อมูลจากอวัยวะที่หลากหลาย ความสามารถในการทำนาย และความแม่นยำของตัวชี้วัด (marker) นั้นจึงมีมากยิ่งขึ้น ในปัจจุบัน นาฬิกาของ (สตีฟ) ฮอร์วาธ ยังคงเป็นโมเดลที่แม่นยำที่สุดในการหาอายุทางชีวภาพ

สำหรับสตีฟ เป้าหมายของเขาในการประดิษฐ์นาฬิกานี้ขึ้นมา ก็เพื่อที่จะทำให้พวกเราสามารถเข้าใจได้ชัดเจนว่าปัจจัยอะไรที่มีผลเร่งกระบวนการแห่งการชราในมนุษย์ และปัจจัยอะไรที่ช่วยชะลอให้มันช้าลง

งานวิจัยของสตีฟกลายเป็นแรงบันดาลใจให้หลายคนหันมาสนใจศึกษาเอพิเจเนติกกันอย่างเอาจริงเอาจัง

และหนึ่งในทีมวิจัยที่ทุ่มเทศึกษากลไกแห่งการชราโดยใช้เทคนิคของสตีฟเพื่อช่วยระบุอายุทางชีวภาพในการทดลองของพวกเธอ ก็คือ สองสาวจากทีมเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนีย อึนย็อง ชเว (Eunyoung Choi) และ เจนนิเฟอร์ อิลไชร์ (Jennifer Ailshire)

สมมุติฐานของสองสาวก็คือว่า “ความร้อนมีผลกับความชรา การเสื่อมถอย และอายุทางชีวภาพ” และเพื่อพิสูจน์ พวกเธอตามไล่เก็บตัวอย่างเลือดจากอาสาสมัครกว่า 3,600 คนจากท้องที่ต่างๆ ในประเทศสหรัฐอเมริกายาวนานถึง 6 ปี เพื่อศึกษาอัตราการแก่ชราของอาสาสมัครในที่ต่างๆ

และเพื่อให้เห็นผลของปัจจัยที่มาจากความร้อนให้ชัด พวกเธอเอาผลที่ได้ไปเทียบกับข้อมูลอุณหภูมิและดัชนีความร้อนในแต่ละท้องที่ที่อาสาสมัครของพวกเธออาศัยอยู่อย่างละเอียด และพวกเธอก็เจอเทรนด์ที่น่าสนใจ

ผู้คนที่อยู่อาศัยอยู่ในโซนที่ร้อนต่อเนื่องกันยาวนานจะเฒ่าชแรแก่ชราได้ไวกว่าผู้คนในเขตที่อุณหภูมิต่ำกว่า ถ้ามองในมุมของเอพิเจเนติก

“นาฬิกาทางชีวภาพของอาสาสมัครที่อาศัยอยู่ในพื้นที่ที่มีวันที่อากาศร้อนอบอ้าวแตะ 90 องศาฟาเรนไฮต์ (หรือราวๆ 32 องศาเซลเซียส) หรือเกินกว่านั้น รวมๆ กันแล้วเกินกว่าหกเดือน เช่น ในเมืองฟีนิกซ์ รัฐแอริโซนา จะตีไปไวกว่าพวกอาสาสมัครจนากโซนเย็นที่มีวันที่ร้อยแตะ 90 องศาฟาเรนไฮต์ น้อยกว่า 10 วันต่อปีถึง 14 เดือน” เจนนิเฟอร์เผย

จริงๆ มันอาจจะไม่ใช่แค่ความร้อนที่เป็นปัญหา ที่จริงแล้ว อาจจะมีเรื่องของความชื้นด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มผู้อาวุโส “สิ่งที่เราต้องคิดก็คือในยามเฒ่าชรา เราจะเริ่มสูญเสียความสามารถในการระบายความร้อนจากผิวผ่านการระเหยของน้ำเหงื่อ” เจนนิเฟอร์กล่าว และถ้าคุณอยู่ในที่ที่มีความชื้นสูง น้ำระเหยได้น้อย คุณก็จะอาจจะไม่รู้สึกเย็นลงเลยแม้แต่นิดเดียว

และนั่นอาจจะทำให้เซลล์เครียดและชราไปไวขึ้นก็เป็นได้

งานวิจัยนี้น่าจับตามองและได้รับความสนใจจากสื่อหลายกระแส ส่วนหนึ่งก็เพราะมาได้ตรงเวลา

ในยุคแห่งโลกร้อน โลกรวน โลกเดือด ในขณะที่หลายประเทศทั่วโลกกำลังเดินหน้าเข้าสู่สังคมผู้สูงวัยกันอย่างหลบเลี่ยงไม่ได้ คำถามคือ เราจะมีกลยุทธ์หรือนโยบายใดเพื่อลดหรือป้องกันปัญหาที่จะเกิดกับภัยร้อนที่ซ่อนเร้นจากโลกร้อนเช่นนี้…

โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในประเทศที่มีแค่สองฤดูคือ ร้อน กับร้อนมาก…

สะดวก ฉับไว คุ้มค่า สมัครสมาชิกนิตยสารมติชนสุดสัปดาห์ได้ที่นี่https://t.co/KYFMEpsHWj

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022