Tässä blogikirjoituksessa tarkastelemme, miten telomeerien ja telomeraasin tutkimus voisi johtaa läpimurtoihin ikääntymisen estämisessä ja syövän voittamisessa.
Ikääntyminen ja syöpä ovat kaksi lääketieteellisen yhteisön polttavimmista kysymyksistä juuri nyt. Ihmiskunta on jo pitkään unelmoinut ikääntymisen hidastamisesta ja syövän voittamisesta, ja se on edelleen yksi modernin lääketieteen tärkeimmistä tavoitteista. Erityisesti tiedemiehet viittaavat nyt telomeereihin, DNA:n päihin, keskeisenä tekijänä solujen ikääntymisessä. Telomeerit vastaavat geneettisen tiedon häviämisen estämisestä solujen jakautumisen aikana, ja telomeraasin, telomeerejä valmistavan entsyymin, voiman valjastaminen voisi johtaa uusien lääkkeiden tai uusien hoitojen kehittämiseen ikääntymiseen ja syöpään. Nämä löydöt ovat syventäneet ymmärrystämme ikääntymisen ja syövän mekanismeista ja avaavat oven lääketieteellisille läpimurroille.
Ymmärtääksemme telomeerejä meidän on ensin ymmärrettävä DNA:n rakenne ja se, miten se replikoituu. DNA on kaksoiskierrerakenne, joka sisältää organismin geneettisen tiedon. Se koostuu kahdesta nukleiinihapposäikeestä, jotka ovat liittyneet yhteen kierteeksi muodostaen pitkän ketjun. Jokainen näistä nukleiinihapoista sisältää yhden seuraavista emäksistä: adeniini (A), guaniini (G), sytosiini (C) ja tymiini (T). Nukleiinihapot, joiden toisessa juosteessa on adeniini, sitoutuvat komplementaarisesti toisessa juosteessa tymiiniä sisältäviin nukleiinihappoihin, ja guaniinia sisältävät nukleiinihapot sitoutuvat komplementaarisesti sytosiinia sisältäviin nukleiinihappoihin. Nämä komplementaariset sidokset muodostavat geneettisen tiedon, ja emästen järjestys määrää erilaiset perityt ominaisuudet.
Kun DNA replikoituu, kierteen toinen pää avautuu, jolloin kaksi juostetta leviävät erilleen. DNA:ta syntetisoivat entsyymit kulkevat avointen juosteiden läpi ja kutovat uuden DNA-ketjun nukleiinihapoista, joiden komplementaariset emäkset vastaavat järjestettyä emäsjärjestystä. Ongelmana on, että DNA-ketjua replikoitaessa ketjun päässä olevat nukleiinihapot eivät replikoidu. Replikaatioentsyymit ohittavat replikoitavan nukleiinihapon ja replikoivat ohittamansa nukleiinihapon, kun ne saavuttavat seuraavan nukleiinihapon. Näin ollen entsyymi ei voi ohittaa ketjun päässä olevaa nukleiinihappoa, koska seuraavaa nukleiinihappoa ei ole, eikä se replikoidu. Tämä aiheuttaa sen, että DNA-ketjun päässä oleva nukleiinihappo katoaa jokaisen replikaation myötä, ja katoavan osan geneettinen informaatio menetetään.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi DNA kehitti tavan kiinnittää kumpaankin päähän lyhyitä ketjunpätkiä, jotka eivät sisällä geneettistä tietoa. Näitä lyhyitä ketjuja kutsutaan telomeereiksi. Telomeereillä on tärkeä rooli geneettisen tiedon katoamisen estämisessä solunjakautumisen aikana, ja niiden järjestys ja pituus vaihtelevat eri organismilajien välillä. Esimerkiksi ihmisen kromosomien telomeerit koostuvat TAGGG-sekvenssin toistoista. Tämä telomeeri on kiinnittynyt ketjun siihen osaan, joka sisältää geneettisen tiedon, mahdollistaen replikaatioentsyymien kulun ja estäen tiedon katoamisen. Telomeerit kuitenkin myös lyhenevät jokaisen peräkkäisen solunjakautumisen (DNA:n replikaation) myötä. Tämä johtuu siitä, että telomeerit eivät estä viimeisen nukleiinihapon replikoitumista.
Solujen jakautumisten määrä on kudoskohtainen, ja sen määrää telomeerien pituus. Kun telomeerit lyhenevät tietyn pituuden alapuolelle (vanhenemispiste), tapahtuu vanhenemista, ja lopulta solu kuolee. Tämä prosessi liittyy suoraan ikääntymiseen, ja telomeerien pituuden lyhenemisen uskotaan aiheuttavan ikääntymistä ja heikentyneen elävän kudoksen toimintaa.
Kaikki solut eivät kuitenkaan menetä telomeerejä; syöpäsoluilla on telomeerejä, jotka eivät lyhene solun jakautuessa, mikä tarkoittaa, että ne eivät vanhene jakautumisten määrän kasvaessa, ja ne pystyvät lisääntymään loputtomasti. Tämä tapahtuu, koska telomeraasi, telomeerejä valmistava entsyymi, on aktiivinen. Telomeraasi vastaa telomeerien syntetisoinnista ja niiden kiinnittämisestä DNA:n päihin telomeerin kokonaispituuden lisäämiseksi. Vaikka tätä entsyymiä on kaikissa soluissa, se on inaktiivinen useimmissa normaaleissa soluissa normaaleilla ihmisillä. Joissakin soluissa, joiden on jakaannuttava aktiivisesti, kuten munasoluja tuottavissa kantasoluissa ja verisoluja tuottavissa hematopoieettisissa kantasoluissa, se on kuitenkin aktiivinen, joten näiden solujen telomeerit eivät lyhene.
Tällä hetkellä tutkijat yrittävät kehittää tapoja moduloida telomeraasin toimintaa, jotta telomeerejä voitaisiin lyhentää tarkoituksella tai päinvastoin estää niiden lyheneminen. Jos tämä onnistuu, se voisi olla mullistava tekijä syövän hoidossa ja ikääntymisen torjunnassa. Se avaa mahdollisuuden syövän voittamiseen estämällä syöpäsolujen rajoitukseton lisääntyminen ja samalla tekemällä unelmasta pidemmästä elämästä totta hidastamalla tai pysäyttämällä ikääntymisen. Tämä olisi merkittävä tieteellinen läpimurto, joka voisi täyttää ihmiskunnan pitkäaikaisen halun terveelliseen elämään ja pitkäikäisyyteen.
