เทโลเมียร์ (telomeres) เป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยดีเอ็นเอและโปรตีน ซึ่งอยู่ที่ปลายของโครโมโซม ทำหน้าที่สำคัญในการปกป้องโครโมโซมจากความเสียหายและป้องกันไม่ให้โครโมโซมหลอมรวมกัน เทโลเมียร์จะสั้นลงทุกครั้งที่เซลล์มีการแบ่งตัว (cell division) และเมื่อถึงจุดหนึ่ง ความยาวเทโลเมียร์ (telomere length) ที่สั้นลงจะกระตุ้นให้เซลล์เข้าสู่ภาวะชรา (senescent cells) ซึ่งถือเป็นอีกหนึ่งตัวบ่งชี้ที่สำคัญของความชราภาพ (hallmarks of aging)
จากการศึกษาจำนวนมากพบว่า ความยาวเทโลเมียร์ที่สั้นลง มีความสัมพันธ์กับโรคที่เกี่ยวข้องกับความชรา (age-related diseases) เช่น โรคหัวใจและหลอดเลือด โรคเบาหวานชนิดที่ 2 รวมถึงความเสี่ยงต่อการเสียชีวิตที่เพิ่มขึ้น และเทโลเมียร์ที่ยาวเกินไป อาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งบางชนิด
การศึกษาวิจัยเกี่ยวกับเทโลเมียร์ (telomeres) ในช่วงที่ผ่านมา ส่วนใหญ่จะวัดความยาวเทโลเมียร์จากตัวอย่างเลือด แต่โดยทั่วไปยังขาดความเข้าใจเกี่ยวกับความหลากหลายของความยาวเทโลเมียร์ในเนื้อเยื่อต่าง ๆ โครงการ Genotype-Tissue Expression (GTEx) จึงได้ทำการศึกษาเพื่อตรวจวัดความยาวเทโลเมียร์ในตัวอย่างเนื้อเยื่อมากกว่า 6,000 ชิ้น จากผู้บริจาคกว่า 950 คน ในเนื้อเยื่อกว่า 20 ประเภท เพื่อศึกษาความหลากหลายของความยาวเทโลเมียร์ในเนื้อเยื่อต่าง ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวเทโลเมียร์ในเลือดกับเนื้อเยื่ออื่น ๆ ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวเทโลเมียร์และอายุ และปัจจัยทางพันธุกรรมและปัจจัยทางชีวภาพที่ส่งผลต่อความยาวเทโลเมียร์ โดยใช้เทคนิค Luminex-based assay ในการวัด และวิเคราะห์ทางสถิติเพื่อประเมินปัจจัย อายุ เพศ ดัชนีมวลกาย (body mass index , BMI) ประวัติการสูบบุหรี่ และพันธุกรรม ที่อาจส่งผลต่อความยาวเทโลเมียร์ พบว่า
- ความยาวเทโลเมียร์ในเนื้อเยื่อต่างชนิดกันมีความแตกต่างกัน โดยพบว่ายาวที่สุดในอัณฑะและสั้นที่สุดในเลือด
- เนื้อเยื่อที่มีต้นกำเนิดจากเนื้อเยื่อประเภทเดียวกันมักมีความยาวเทโลเมียร์ที่คล้ายคลึงกัน
- ความยาวเทโลเมียร์ในเนื้อเยื่อต่าง ๆ มีความสัมพันธ์เชิงบวก โดยเฉพาะในเนื้อเยื่อที่อยู่ในระบบเดียวกัน
- ความยาวเทโลเมียร์ในเลือดสามารถใช้เป็นตัวแทนในการวัดความยาวเทโลเมียร์ในเนื้อเยื่ออื่นได้ในหลายกรณี
- ในเนื้อเยื่อส่วนใหญ่ ความยาวเทโลเมียร์มีความสัมพันธ์ทางลบกับอายุ หมายถึงจะสั้นลงเมื่ออายุมากขึ้น
- อัตราการสั้นลงของเทโลเมียร์แตกต่างกันไปในแต่ละเนื้อเยื่อ ในขณะที่อัตราการสั้นลงของเทโลเมียร์ในเลือดและเนื้อเยื่อกระเพาะมีความสัมพันธ์อย่างมากกับอายุที่เพิ่มขึ้น
- ความแปรผันของดีเอ็นเอแบบนิวคลีโอไทด์เดียว (single-nucleotide polymorphism , SNP) ที่เกี่ยวข้องกับความยาวเทโลเมียร์ในเม็ดเลือดขาวส่งผลกระทบต่อความยาวเทโลเมียร์ในเนื้อเยื่ออื่น ๆ
- ผู้ที่มีบรรพบุรุษเชื้อสายแอฟริกันมีความยาวเทโลเมียร์ยาวกว่าผู้ที่มีเชื้อสายยุโรป
- เอนไซม์เทโลเมอเรส (telomerase) ซึ่งประกอบไปด้วยโปรตีน TERT และ TERC มีบทบาทสำคัญในการรักษาความยาวเทโลเมียร์
- เทโลเมอเรสมีการแสดงออกมากที่สุดในเนื้อเยื่ออัณฑะ ซึ่งสอดคล้องกับความยาวเทโลเมียร์ที่ยาวกว่าในเนื้อเยื่อนี้
- การสูบบุหรี่และโรคอ้วนเกี่ยวข้องกับความยาวเทโลเมียร์ที่สั้นลงในบางเนื้อเยื่อ ปัจจัยเหล่านี้มีผลแตกต่างกันไปตามชนิดของเนื้อเยื่อ และสะท้อนให้เห็นถึงอิทธิพลของปัจจัยแวดล้อมต่อความยาวเทโลเมียร์
- ความยาวเทโลเมียร์ที่สั้นลงเกี่ยวข้องกับโรคเรื้อรัง เช่น โรคเบาหวานชนิดที่ 2 (type 2 diabetes) และโรคพังผืดในปอด (pulmonary fibrosis)
- ความยาวเทโลเมียร์ในเนื้อเยื่อปกติสะท้อนให้เห็นถึงความยาวเทโลเมียร์ในเนื้องอกที่เกิดขึ้นในเนื้อเยื่อนั้น ชี้ให้เห็นความเชื่อมโยงของความยาวเทโลเมียร์ที่เปลี่ยนแปลงไปกับโรคมะเร็ง
- การกลายพันธุ์ในยีนที่เกี่ยวข้องกับการบำรุงรักษาเทโลเมียร์อาจนำไปสู่ความยาวเทโลเมียร์ที่สั้นลงอย่างผิดปกติ
การศึกษานี้ให้ภาพรวมที่ครอบคลุมเกี่ยวกับความหลากหลายของความยาวเทโลเมียร์ในเนื้อเยื่อต่าง ๆ และปัจจัยที่มีผลต่อความยาวเทโลเมียร์ทั้งทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม
ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่า ความยาวเทโลเมียร์ในเลือดสามารถใช้แทนความยาวเทโลเมียร์ในหลายเนื้อเยื่อ ที่มีความสัมพันธ์แบบผกผันกับอายุที่เพิ่มขึ้น แต่ยังจำเป็นต้องศึกษาความยาวเทโลเมียร์เฉพาะเนื้อเยื่อในบางบริบท และเน้นย้ำถึงบทบาทของพันธุกรรม รูปแบบการดำเนินชีวิต และโรคเรื้อรัง ที่มีผลต่อความยาวเทโลเมียร์ ความเข้าใจในด้านนี้จะช่วยให้สามารถพัฒนาเครื่องมือวินิจฉัยทางการแพทย์ที่แม่นยำมากยิ่งขึ้น โดยเฉพาะความเชื่อมโยงกับการเกิดโรคที่เกี่ยวข้องกับความชรา รวมถึงการหาแนวทางฟื้นฟูที่มุ่งเน้นการรักษาความยาวเทโลเมียร์
อ่านเพิ่มเติม
Demanelis, K., Jasmine, F., Chen, L.S., Chernoff, M., Tong, L., Delgado, D., Zhang, C., Shinkle, J., Sabarinathan, M., Lin, H. and Ramirez, E., 2020. Determinants of telomere length across human tissues. Science 369, eaaz6876.
