การศึกษาเกี่ยวกับมนุษย์ที่มีอายุยืนยาวกว่า 100 ปีแสดงให้เห็นว่าหลายคนแบ่งปันยีนที่ผิดปกติที่เรียกว่า Forkhead box protein O3 (FOXO3) การค้นพบครั้งนี้ทำให้ดร. จิฮเยเปกรองศาสตราจารย์ด้านพยาธิวิทยาและเวชศาสตร์ห้องปฏิบัติการที่ Weill Cornell Medicine และเพื่อนร่วมงานของเธอในการตรวจสอบว่ายีนนี้มีส่วนช่วยต่อสุขภาพสมองในช่วงวัยใด

ในปี 2561 ดร. Paik และทีมงานของเธอแสดงให้เห็นว่าหนูที่ขาดยีน FOXO3 ในสมองไม่สามารถรับมือกับสภาวะเครียดในสมองได้ซึ่งนำไปสู่การตายของเซลล์สมอง การศึกษาใหม่ของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 28 มกราคมในNature Communicationsเผยให้เห็นว่า FOXO3 รักษาความสามารถของสมองในการสร้างใหม่โดยการป้องกันไม่ให้เซลล์ต้นกำเนิดแบ่งตัวจนกว่าสภาพแวดล้อมจะสนับสนุนการอยู่รอดของเซลล์ใหม่

“ เซลล์ต้นกำเนิดสร้างเซลล์สมองใหม่ซึ่งจำเป็นต่อการเรียนรู้และความจำตลอดช่วงชีวิตในวัยผู้ใหญ่ของเรา” ดร. Paik ซึ่งเป็นสมาชิกของศูนย์มะเร็ง Sandra และ Edward Meyer ที่ Weill Cornell Medicine กล่าว "ถ้าเซลล์ต้นกำเนิดแบ่งตัวโดยไม่มีการควบคุมก็จะหมดไปยีน FOXO3 ดูเหมือนจะทำหน้าที่ได้โดยหยุดไม่ให้เซลล์ต้นกำเนิดแบ่งตัวจนกว่าจะผ่านพ้นความเครียดไปแล้ว"

ความท้าทายหลายอย่างเช่นการอักเสบการฉายรังสีหรือการขาดสารอาหารที่เพียงพออาจทำให้สมองเครียด แต่ดร. Paik และเพื่อนร่วมงานของเธอมองว่าจะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเซลล์ต้นกำเนิดสมองสัมผัสกับความเครียดจากการออกซิเดชั่นซึ่งเกิดขึ้นเมื่อออกซิเจนประเภทที่เป็นอันตรายสร้างขึ้นในร่างกาย

"เราได้เรียนรู้ว่าโปรตีน FOXO3 ถูกดัดแปลงโดยตรงโดยความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น" เธอกล่าว การดัดแปลงนี้จะส่งโปรตีนเข้าไปในนิวเคลียสของเซลล์ต้นกำเนิดซึ่งจะสร้างยีนตอบสนองต่อความเครียด

การตอบสนองต่อความเครียดที่เกิดขึ้นนำไปสู่การลดลงของสารอาหารที่เรียกว่า s-adenosylmethionine (SAM) สารอาหารนี้จำเป็นเพื่อช่วยให้โปรตีนที่เรียกว่าลามินสร้างซองป้องกันรอบ ๆ ดีเอ็นเอในนิวเคลียสของเซลล์ต้นกำเนิด

“ หากไม่มี SAM ลามินจะไม่สามารถสร้างกำแพงกั้นที่แข็งแกร่งนี้ได้และ DNA ก็เริ่มรั่วไหลออกไป” เธอกล่าว

เซลล์ผิดพลาด DNA นี้เนื่องจากการติดเชื้อไวรัสซึ่งก่อให้เกิดการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันที่เรียกว่าการตอบสนองต่ออินเตอร์เฟอรอนประเภทที่ 1 สิ่งนี้ทำให้เซลล์ต้นกำเนิดหยุดนิ่งและหยุดผลิตเซลล์ประสาทใหม่

“ การตอบสนองนี้ดีมากสำหรับเซลล์ต้นกำเนิดเพราะสภาพแวดล้อมภายนอกไม่เหมาะสำหรับเซลล์ประสาทที่เพิ่งเกิดใหม่” ดร. ไพค์อธิบาย "ถ้าเซลล์ใหม่ถูกสร้างขึ้นในสภาวะเครียดเช่นนี้พวกมันจะถูกฆ่ามันจะดีกว่าที่เซลล์ต้นกำเนิดจะอยู่เฉยๆและรอจนกว่าความเครียดจะหมดไปเพื่อสร้างเซลล์ประสาท"

การศึกษาอาจช่วยอธิบายได้ว่าเหตุใด FOXO3 บางรุ่นจึงเชื่อมโยงกับชีวิตที่ยืนยาวและมีสุขภาพดีเป็นพิเศษซึ่งอาจช่วยให้ผู้คนมีเซลล์ต้นกำเนิดสมองสำรองไว้อย่างดี นอกจากนี้ยังอาจช่วยอธิบายได้ว่าทำไมการออกกำลังกายเป็นประจำซึ่งช่วยเพิ่ม FOXO3 จึงช่วยรักษาความเฉียบคมทางจิตใจ Paik เตือนว่ายังเร็วเกินไปที่จะทราบว่าข้อมูลใหม่นี้สามารถนำมาใช้เพื่อสร้างวิธีการรักษาโรคทางสมองแบบใหม่ได้หรือไม่

“ มันอาจเป็นดาบสองคม” ดร. เป้อธิบาย "การเปิดใช้งาน FOXO3 มากเกินไปอาจเป็นอันตรายได้เราไม่ต้องการให้สิ่งนี้ดำเนินต่อไปตลอดเวลา"

เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการที่เกี่ยวข้องให้ดีขึ้นเธอและเพื่อนร่วมงานจะศึกษาต่อไปว่า FOXO3 มีการควบคุมอย่างไรและการเปิดหรือปิดโดยย่อจะเป็นประโยชน์ต่อสุขภาพหรือไม่