De eerste studie om de accumulatie van mutaties bij veel diersoorten te vergelijken, heeft nieuw licht geworpen op decennia-oude vragen over de rol van deze genetische veranderingen bij veroudering en kanker. Onderzoekers van het Wellcome Sanger Institute ontdekten dat ondanks de enorme variatie in levensduur en grootte, verschillende diersoorten hun natuurlijke leven beëindigen met een vergelijkbaar aantal genetische veranderingen.
De studie, vandaag (13 april 2022) gepubliceerd in Nature, analyseerde genomen van 16 soorten zoogdieren, van muizen tot giraffen. De auteurs bevestigden dat hoe langer de levensduur van een soort, hoe langzamer de snelheid waarmee mutaties optreden, wat steun geeft aan de al lang bestaande theorie dat somatische mutaties een rol spelen bij veroudering.
Genetische veranderingen, ook wel somatische mutaties genoemd, komen voor in alle cellen gedurende het hele leven van een organisme. Dit is een natuurlijk proces, waarbij cellen bij de mens ongeveer 20 tot 50 mutaties per jaar krijgen. De meeste van deze mutaties zullen onschadelijk zijn, maar sommige kunnen een cel op weg naar kanker veroorzaken of de normale werking van de cel belemmeren.
Sinds de jaren vijftig speculeren sommige wetenschappers dat deze mutaties een rol kunnen spelen bij veroudering. Maar de moeilijkheid om somatische mutaties waar te nemen, maakte het een uitdaging om deze mogelijkheid te bestuderen. In de afgelopen jaren hebben technologische ontwikkelingen het eindelijk mogelijk gemaakt om genetische veranderingen in normale weefsels waar te nemen, waardoor de hoop is gewekt om deze vraag te beantwoorden1.
Een andere al lang bestaande vraag is de paradox van Peto. Aangezien kankers ontstaan uit afzonderlijke cellen, zouden soorten met grotere lichamen (en dus meer cellen) theoretisch een veel hoger risico op kanker moeten hebben. Toch is de incidentie van kanker bij dieren onafhankelijk van de lichaamsgrootte. Aangenomen wordt dat diersoorten met grote lichamen superieure mechanismen hebben ontwikkeld om kanker te voorkomen. Of een dergelijk mechanisme een vermindering van de accumulatie van genetische veranderingen in hun weefsels is, is niet getest.
In deze studie probeerden onderzoekers van het Wellcome Sanger Institute deze theorieën te testen door nieuwe methoden te gebruiken om somatische mutaties te meten bij 16 zoogdiersoorten, die een breed scala aan levensduur en lichaamsmassa’s bestrijken. Dit omvatte soorten zoals mens, muis, leeuw, giraf, tijger en de langlevende, zeer kankerresistente naakte molrat, met monsters geleverd door een aantal organisaties, waaronder de Zoological Society of London.
advertentie
Gehele genoomsequenties werden gegenereerd uit 208 intestinale crypten3 genomen van 48 individuen, om mutatiesnelheden in enkelvoudige darmstamcellen te meten.
Analyse van de patronen van mutaties (of mutatiesignaturen) leverde informatie op over de processen op het werk. De onderzoekers ontdekten dat somatische mutaties zich lineair opstapelden in de tijd en dat ze werden veroorzaakt door vergelijkbare mechanismen bij alle soorten, inclusief mensen, ondanks hun zeer verschillende voeding en levensgeschiedenis.
Het bewijs van een mogelijke rol van somatische mutaties bij veroudering werd geleverd door de ontdekking van de onderzoekers dat de snelheid van somatische mutatie afnam naarmate de levensduur van elke soort toenam.
Dr. Alex Cagan, een eerste auteur van de studie van het Wellcome Sanger Institute, zei: “Het was verrassend om een soortgelijk patroon van genetische veranderingen bij dieren te vinden die zo verschillend van elkaar zijn als een muis en een tijger. Maar het meest opwindende aspect van de onderzoek moet uitwijzen dat de levensduur omgekeerd evenredig is met de mate van somatische mutatie. Dit suggereert dat somatische mutaties een rol kunnen spelen bij veroudering, hoewel alternatieve verklaringen mogelijk zijn. De komende jaren zal het fascinerend zijn om deze studies uit te breiden naar nog meer diverse soorten, zoals insecten of planten.”
De zoektocht naar een antwoord op Peto’s paradox gaat echter door. Na rekening te hebben gehouden met de levensduur, vonden de auteurs geen significant verband tussen somatische mutatiesnelheid en lichaamsmassa, wat aangeeft dat andere factoren een rol moeten spelen bij het vermogen van grotere dieren om hun kankerrisico te verminderen in verhouding tot hun grootte.
advertentie
Dr. Adrian Baez-Ortega, een eerste auteur van de studie van het Wellcome Sanger Institute, zei: “Het feit dat verschillen in somatische mutatiesnelheid lijken te worden verklaard door verschillen in levensduur, in plaats van lichaamsgrootte, suggereert dat hoewel het aanpassen van de mutatiesnelheid klinkt als een elegante manier om de incidentie van kanker bij verschillende soorten onder controle te houden, de evolutie heeft deze weg niet echt gekozen.Het is heel goed mogelijk dat elke keer dat een soort groter wordt dan zijn voorouders — zoals bij giraffen, olifanten en walvissen — evolutie zou een andere oplossing voor dit probleem kunnen bedenken. We zullen deze soorten nader moeten bestuderen om erachter te komen.”
Ondanks enorme verschillen in levensduur en lichaamsgewicht tussen de 16 bestudeerde soorten, was de hoeveelheid somatische mutaties die tijdens het leven van elk dier werd verkregen, relatief vergelijkbaar. Een giraf is gemiddeld 40.000 keer groter dan een muis en een mens leeft 30 keer langer, maar het verschil in het aantal somatische mutaties per cel aan het einde van de levensduur tussen de drie soorten varieerde slechts met ongeveer een factor drie.
Dr. Simon Spiro, ZSL (Zoological Society of London) diergeneeskundig patholoog-anatoom, zei: “Dieren leven vaak veel langer in dierentuinen dan in het wild, dus de tijd van onze dierenartsen wordt vaak besteed aan het omgaan met aandoeningen die verband houden met ouderdom. veranderingen die in deze studie zijn geïdentificeerd, suggereren dat ziekten van ouderdom vergelijkbaar zullen zijn bij een breed scala van zoogdieren, of de ouderdom nu begint op zeven maanden of 70 jaar, en ons zal helpen deze dieren gelukkig en gezond te houden in hun latere jaren.”
Het begrijpen van de exacte oorzaken van veroudering blijft een onopgeloste vraag en een gebied van actief onderzoek. Veroudering wordt waarschijnlijk veroorzaakt door de accumulatie van meerdere soorten schade aan onze cellen en weefsels gedurende het hele leven, waaronder somatische mutaties, eiwitaggregatie en epigenetische veranderingen. Het vergelijken van de snelheden van deze processen tussen soorten met een zeer verschillende levensduur kan licht werpen op hun rol bij veroudering.
Dr. Inigo Martincorena, senior auteur van de studie van het Wellcome Sanger Institute, zei: “Veroudering is een complex proces, het resultaat van meerdere vormen van moleculaire schade in onze cellen en weefsels. Er wordt gespeculeerd dat somatische mutaties bijdragen aan veroudering sinds de jaren 1950 , maar het bestuderen ervan was moeilijk gebleven. Met de recente vooruitgang in DNA-sequencing-technologieën kunnen we eindelijk de rol onderzoeken die somatische mutaties spelen bij veroudering en bij meerdere ziekten. Dat deze uiteenlopende reeks zoogdieren hun leven beëindigen met een vergelijkbaar aantal mutaties in hun cellen is een spannende en intrigerende ontdekking.”
lees het gehele artikel bij de bron
————————————————– ———————————–
samenvatting:
Een nieuwe studie vergelijkt de accumulatie van mutaties bij veel diersoorten en heeft nieuw licht geworpen op decennia-oude vragen over de rol van deze genetische veranderingen bij veroudering en kanker. Onderzoekers ontdekten dat ondanks de enorme variatie in levensduur en grootte, verschillende diersoorten hun natuurlijke leven beëindigen met een vergelijkbaar aantal genetische veranderingen.
Datum van publicatie: 19 april 2022
Bron: Wetenschap | Al het topnieuws — ScienceDaily
————————————————– ———————————–