موضوع مقاله: اپیژنتیک و رابطه آن با افزایش سن | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اپیژنتیک و رابطه آن با افزایش سن | مقدمه: اپی ژنتیک و رابطه آن با افزایش سن افزایش امید به زندگی و طول عمر هنوز غیرقابل دسترس به نظر می‌رسد، اما ممکن است در آینده به واقعیت تبدیل شود. | ## بخش 1: اپیژنتیک و رابطه آن با افزایش سن | برای افزایش طول عمر، پرده برداری از مکانیسم‌های مولکولی درگیر در پیری ضروری است. این مطالعه روی جنبه اپی ژنتیکی پیری تمرکز می‌کند، زیرا پیری توسط الگوهای اپی ژنتیکی خاص ردیابی می‌شود و می‌توان آن را با ساعت‌های اپی ژنتیک اندازه‌گیری کرد. همچنین در مورد قرار گرفتن در معرض عوامل محیطی، مانند مصرف الکل، رژیم غذاییناسالم، تنباکو و استرس که تا چه اندازه باعث ایجاد شرایط مرتبط با افزایش سن می‌شود بحث شده. در نهایت، استراتژی‌هایی را برای معکوس کردن زمان بر اساس برنامه‌ریزی مجدد اپی ژنتیک مورد بحث قرار می‌دهیم؛ بنابراین برگشت‌پذیری علائم اپی ژنتیک، آنها را به اهداف امیدوارکننده ای برای جوان سازی تبدیل می‌کند. ساعت‌های اپی ژنتیک برای نظارت بر این مکانیسم‌ها و تأثیر عوامل محیطی با موفقیت طراحی شدند. مطالعات بیشتری در مورد بیماری‌های مرتبط با سن باید انجام شود تا نشانه اپی ژنتیکی آنها مشخص شود، اما همچنین نقص در دستگاه اپی ژنتیک مشخص شود و در نتیجه اهداف درمانی بالقوه شناسایی شود. زمینه جنین‌شناس بریتانیایی کنراد وادینگتون این واقعیت را آشکار کرد که فعل و انفعالات محیط ژنتیکی بر رشد و جنین‌شناسی تأثیر می‌گذارد و این پدیده را اپی ژنتیک نامید.پس از آن، تعریف اپی ژنتیک درسطح مولکولی واضح تر شد. رایج‌ترین آنها اپی ژنتیک را به عنوان «مطالعه فنوتیپ‌های ارثی که توالی DNA را تغییر نمی‌دهند» توصیف می‌کند. به طورخلاصه، اپی ژنتیک تمام فرآیندهای برگشت‌پذیر و ارثی را توصیف می‌کند بیان ژن را بدون تغییر توالی ژنتیکی تنظیم می‌کند. نشان داده شده‌است که DNA و هیستون‌ها می‌توانند دستخوش تغییرات شیمیایی مانند متیلاسیون و استیله شوند - فقط برای هیستون ها- که پیچیدن DNA را در اطراف هیستون‌ها هدایت می‌کند کروماتین را تعیین کنید. فعل و انفعالات بین DNA و هیستون‌ها پس از آن منجر به یک ترکیب یوکروماتین می‌شود که در آن ژن در دسترس است و بنابراین فعال می‌شود یا به ترکیب هتروکروماتین که در آن ژن غیرقابل دسترس و در نتیجه سرکوب می‌شود. همچنین علائم اپی ژنتیک، به ویژه الگوهای متیلاسیون DNA، در مناطق ژنومی خاص با پیری مرتبط است. بنابراین می‌توان با استفاده از نشانگرهای زیستی اپی ژنتیکی خاص، تاریخ و طول عمر یک فرد را پیش‌بینی کرد. دراین دیدگاه، نمونه‌هایی از نحوه معکوس کردن زمان و در نتیجه افزایش طول عمر را به صورت اپی ژنتیکی ارائه می‌کنیم. به‌طور کلی، هدف این دیدگاه ارائه یک نمای کلی از علل و پیامدهای مدولاسیون سن اپی ژنتیک بر اساس سه فرضیه است. (۱) سن اپی ژنتیک نسبت به سن تقویمی برای مطالعه پیری نماینده و مرتبط تر است زیرا تغییرات اپی ژنتیکی پویا تأثیر محیط (طبیعی، اجتماعی، بافت خاص) را یکپارچه می‌کند و در نتیجه باعث تغییر فنوتیپ می‌شود. به این ترتیب، (۲) تأثیر عوامل محیطی بر پیری و بیماری‌های مرتبط با افزایش سن توسط تغییرات اپی ژنتیکی ثبت می‌شود که می‌توانند به عنوان «ساعت» استفاده شوند. | ## بخش 2: اپیژنتیک و رابطه آن با افزایش سن | (۳) از آنجایی که اصلاحات اپی ژنتیک از نظر شیمیایی برگشت‌پذیر هستند، می‌توان آنها را برای معکوس کردن زمان و توسعه استراتژی‌های جوان سازی هدف قرار داد. اپی ژنتیک dating اپی ژنوم، که تمام علائم اپی ژنتیکی روی DNA و هیستون‌ها را توصیف می‌کند، به‌طور کامل در سلول‌های سوماتیک با افزایش سن حفظ نمی‌شود.متیلاسیون DNA درموقعیت5C سیتوزین روی دی نوکلئوتیدهای دئوکسی سیتیدین-فسفات دئوکسی گوانوزین (CpG) اتفاق می‌افتد. رانش اپی ژنتیک به تغییرات الگوهای متیلاسیون DNA تبدیل می‌شود، جایی که جزایر CpG روی پروموترهای ژنی خاص اغلب هایپرمتیله می‌شوند. سن را می‌توان با انجام یک آزمایش بیولوژیکی بر اساس سطوح متیلاسیون DNA، که به آن ساعت اپی ژنتیکی گفته می‌شود، پیش‌بینی کرد. در حالی که سن تقویمی به زمان سپری شده از زمان تولد فرد اشاره دارد، سن بیولوژیکی با کاهش عملکردهای بیولوژیکی مرتبط است. اپی ژنتیک پیری اپی ژنتیک را اندازه‌گیری می‌کنند و بسته به دامنه هایCpG مورد مطالعه می‌توانند اطلاعاتی در مورد سن تقویمی و بیولوژیکی ارائه دهند. این آزمایش مختص بافت است و استفاده از آن بر روی بافتی غیر از خون نیاز به کالیبراسیون بیشتری دارد؛ بنابراین، ساعت اجازه مقایسه پیری در بافت‌های مختلف را نمی‌دهد. این یک ابزار جالب برای مقایسه پیری در اندام‌های مختلف و شناسایی کمبودهای بالقوه است. هدف این ساعت پیش‌بینی سن در چارچوب آزمایش‌های خارج از بدن با سلول‌هایی مانند فیبروبلاست است. این ساعت در ابتدا برای پیش‌بینی دقیق سن فیبروبلاست‌های انسان و سایر سلول‌های پوست طراحی شد، ویژگی ای که در آن ساعت‌های قبلی شکست خوردند. این ساعت می‌تواند طول عمر را پیش‌بینی کند، اما همچنین اطلاعاتی در مورد خطرات بیماری‌های مرتبط با افزایش سن مانند بیماری عروق کرونر قلب ارائه می‌کند. سن فنوتیپی از بیومارکرهای بالینی پیش‌بینی کننده مرگ و میر مانند غلظت کراتینین، میانگین حجم گلبول قرمز یا درصد لنفوسیت ناشی می‌شود. عوامل تسریع کننده سن بیولوژیکی در طول دو دهه گذشته، مطالعات متعددی در مورد عوامل مؤثر بر پیری اپی ژنتیک انجام شده‌است. تفسیر تأثیر محرک‌های خارجی و درونی مختلف بر پیری ممکن است دشوار باشد زیرا ژنوم هر فرد نیز در پیری نقش دارد؛ بنابراین یکی از این عوامل تأثیر محیط طبیعی و اجتماعی بر پیری است. گروه‌هایی از دوقلوها حتی اگر از نظر ژنتیکی یکسان باشند، تعداد زیادی از تفاوت‌های فنوتیپی را درطول زندگی خود از خود نشان می‌دهند. که در آن آنها هشتاد دوقلو تک تخمکی را با سنی بین ۳ تا ۷۴ سال مورد مطالعه قرار دادند. مشاهده کردند که هر چه جفت دوقلوها مسن تر بودند، الگوهای اپی ژنتیک آنها متمایزتر بود. | ## بخش 3: اپیژنتیک و رابطه آن با افزایش سن | این اولین مطالعه اپی ژنتیکی روی دوقلوها کلیدی بود برای نشان دادن اینکه دوقلوها با اپیژنوم‌های تقریباًیکسانی متولد می‌شوند که با افزایش سن شروع به واگرایی می‌کنند. سیگار حاوی ترکیبات بسیار سمی مانند نیکوتین است و باعث التهاب و تغییرات ژنتیکی در بافت‌های ریه از جمله مکانیسم‌های بیماری‌زا می‌شود. از نظر تغییرات اپی ژنتیکی، کشیدن سیگار باعث ایجاد تغییراتی در DNA، مانند الگوهای متیلاسیون DNA اصلاح شده می‌شود. از نظر تجربی، بیان 1DNMT به‌طور قابل توجهی در بافت ریه افراد سیگاری بیشتر از افراد غیر سیگاری بود که منجر به افزایش سطح متیلاسیون می‌شود. علائم اپی ژنتیکی مانند هایپراستیلاسیون هیستون نیز در ریه‌های افراد مبتلا به بیماری مزمن انسدادی ریه ناشی از مصرف سیگار مشاهده شد تأثیر سایر اعتیادها مانند الکل بر الگوهای متیلاسیون DNA نیز مورد بررسی قرار گرفت. از آنجایی که مصرف الکل و سیگار در هم تنیده شده‌اند، هر دو تأثیر همزمان با نگاه کردن به وضعیت متیلاسیون دو محل خاص CpG توسط Beach و همکاران مورد مطالعه قرار گرفتند. باکمال تعجب، نتایج با استفاده از اولین ساعت اپی ژنتیک طراحی شده توسط هانوم دو روند متفاوت ارائه کرد. اگرچه متیلاسیونDNA با افزایش سن در مکان‌های خاص افزایش می‌یابد، مصرف سیگار و الکل اثرات متفاوتی بر پیری بیولوژیکی نشان می‌دهد. در CpGهایی که متیلاسیون DNA با افزایش سن افزایش می‌یابد، استفاده از الکل از این متیلاسیون جلوگیری کرد، در حالی که سیگار کشیدن اثرکمی در سایت‌های CpG که متیلاسیون با افزایش سن کاهش می‌یابد، هم مصرف الکل و هم سیگار کشیدن باعث افزایش متیلاسیون می‌شوند. سطح جهانی، هر دو ماده مغذی سطوح کوفاکتور SAM ومحصول جانبی واکنش متیلاسیون را تنظیم می‌کنند-.S. این باعث افزایش پاسخ5FKBP در سلول‌های ایمنی می‌شود که بعداًباعث اختلال درتنظیم kB-NF، یک مجموعه پروتئینی که در تنظیم پاسخ ایمنی به عفونت نقش دارد، می‌شود. معکوس کردن زمان تنظیم مجدد ساعت پیری یک فرایند بیولوژیکی طبیعی است که درهر رویداد لقاح رخ می‌دهد. در انسان، ساعت پیری با پاک کردن علائم پیری در دو زیگوت که به یک تک سلولی جوان منتهی می‌شوند به صفر می‌رسد. روش‌های اولیه جوان سازی که شامل از دست دادن تمایز سلولی است که با برنامه‌ریزی مجدد اپی ژنتیکی جایگزین می‌شود تا از ایجاد تومور احتمالی جلوگیری شود. پتانسیل بالای برنامه‌ریزی مجدد اپی ژنتیک در یک کارآزمایی بالینی اخیر نشان داده شده‌است که میانگین ۲٫۵ سال پسرفت درپیری اپی ژنتیک پس از ۱۲ ماه درمان را نشان می‌دهد.تکنیک‌های جوان سازی برای از بین بردن اثرات پیری و عوامل محیطی آسیب رسان حیاتی هستند. نتیجه‌گیری روش‌های جدید امکان برنامه‌ریزی مجدد اپی ژنتیک ایمن تری را فراهم کرده‌اند و مطالعات روی تکنیک‌های مهندسی ژنومی دلگرم کننده هستند. | ## جمع‌بندی | با این وجود، مطالعات بیشتری برای ارزیابی دوام تغییرات اپی ژنتیکی و همچنین کاربرد سیستم dCas9/CRISPR برای پیری در انسان و ایمنی مورد نیاز است.