کشف ژن‌های خواب زمستانی در انسان: افق‌های جدید درمانی

ژن خواب زمستانی: سازوکار و پتانسیل درمانی

پستانداران خواب‌زمستانی‌کننده برای ورود به وضعیت کم‌مصرف خود به ژن‌هایی متکی هستند که قابلیت تنظیم متابولیسم را دارند. نکته جالب اینجاست که بخش‌هایی از DNA مشابه این ژن‌ها در بدن انسان نیز یافت می‌شود. این ژن‌ها می‌توانند مزایای درمانی قابل توجهی برای انسان داشته باشند.

کریستوفر گرک، استاد ژنتیک انسانی در دانشگاه یوتا و نویسنده ارشد این پژوهش، توضیح می‌دهد که خواب زمستانی مجموعه‌ای از قابلیت‌های زیستی بسیار سودمند را در اختیار موجودات قرار می‌دهد. به عنوان مثال:

• مقاومت موقت به انسولین: سنجاب‌های زمینی پیش از خواب زمستانی مقاومت موقتی در برابر انسولین ایجاد می‌کنند که به آنها امکان می‌دهد به سرعت وزن بگیرند. درک این سازوکار می‌تواند به مقابله با مقاومت انسولینی در دیابت نوع 2 کمک کند.
• محافظت عصبی: جانوران خواب‌زمستانی‌کننده توانایی محافظت از سیستم عصبی خود در برابر صدمات ناشی از تغییرات ناگهانی در جریان خون را دارند. این توانایی می‌تواند در پیشگیری از آسیب‌هایی مانند سکته مغزی مفید باشد.

شناسایی ژن‌های کلیدی و آزمایش بر روی موش‌ها

گرک و همکارانش در دو پژوهش منتشرشده در مجله «ساینس»، نقاط کلیدی کنترل‌کننده ژن‌های مرتبط با خواب زمستانی را شناسایی کردند. آنها تفاوت این نقاط را در جانوران خواب‌زمستانی و غیرخواب‌زمستانی بررسی کرده و سپس تأثیر حذف این تنظیم‌کننده‌ها را در موش‌های آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار دادند.

موش‌ها اگرچه به خواب زمستانی نمی‌روند، اما می‌توانند وارد حالتی به نام «تورپور» شوند؛ وضعیتی با کاهش دما و متابولیسم که معمولاً کمتر از یک روز طول می‌کشد. دانشمندان با استفاده از فناوری ویرایش ژن CRISPR، موش‌هایی را ایجاد کردند که در آن‌ها یکی از پنج عنصر CRE (کنترل‌کننده‌های ژن‌ها) غیرفعال شده بود.

این عناصر CRE در نزدیکی خوشه‌ای از ژن‌ها به نام «ناحیه مرتبط با چربی بدن و چاقی» یا FTO قرار دارند که در انسان نیز وجود دارد. انواع خاصی از ژن‌ها در این ناحیه با افزایش خطر چاقی و بیماری‌های مرتبط با آن در ارتباط هستند. FTO نقش مهمی در تنظیم متابولیسم، مصرف انرژی و جرم بدن ایفا می‌کند.

با غیرفعال‌سازی این CREها، پژوهشگران توانستند وزن، نرخ متابولیسم و رفتارهای تغذیه‌ای موش‌ها را تغییر دهند. به عنوان مثال:

• حذف عنصر CRE موسوم به E1 در موش‌های ماده منجر به افزایش وزن بیشتر در رژیم پرچربی شد.
• حذف E3 بر رفتار تغذیه‌ای هر دو جنس، به‌ویژه در جست‌وجوی غذا، تأثیر گذاشت.

این مسئله نشان می‌دهد که ممکن است تفاوت‌های معناداری در فرآیندهای تغذیه و تصمیم‌گیری بین جانوران خواب‌زمستانی و غیرداشته‌باشندگان این ویژگی وجود داشته باشد، و عناصر کشف‌شده ما در این موضوع نقش داشته باشند.

چالش‌ها و چشم‌اندازهای آینده

نویسندگان این مطالعه معتقدند که نتایج به‌دست‌آمده می‌تواند برای انسان نیز قابل تعمیم باشد، زیرا تفاوت ژنتیکی چندانی بین پستانداران وجود ندارد. با این حال، جوانا کلی، استاد ژنومیک عملکردی در دانشگاه کالیفرنیا، هشدار می‌دهد که موضوع به این سادگی نیست که همان تغییرات را در DNA انسان اعمال کنیم، زیرا بدن انسان توانایی ورود به حالت تورپور ناشی از گرسنگی را ندارد.

تحقیقات آینده باید حیواناتی را که اساساً توانایی ورود به تورپور ندارند نیز در بر بگیرد و پیامدهای زنجیره‌ای حذف CREها را دقیق‌تر بررسی کند. همچنین، تورپور در موش‌ها با گرسنگی القا می‌شود، در حالی که خواب زمستانی واقعی از طریق تغییرات هورمونی، فصلی و ریتم‌های درونی تحریک می‌گردد. بنابراین، CREهای شناسایی‌شده احتمالاً اجزای کلیدی یک «جعبه‌ابزار متابولیکی» پاسخ‌دهنده به گرسنگی هستند، اما نقش «کلید اصلی» در روشن یا خاموش‌کردن خواب زمستانی را ندارند.

گرک تأکید می‌کند که هنوز ابهامات زیادی وجود دارد، از جمله تفاوت تأثیرات در موش‌های ماده و نر، و چگونگی بروز تغییرات رفتاری مشاهده‌شده در انسان‌ها. گروه تحقیقاتی قصد دارد پیامدهای حذف هم‌زمان بیش از یک CRE را نیز بررسی کند.

در نهایت، گرک معتقد است که در آینده، ممکن است بتوان با استفاده از داروها فعالیت ژن‌های مرکزی خواب زمستانی در بدن انسان را تنظیم کرد. این رویکرد می‌تواند مزایای این ژن‌ها، نظیر محافظت عصبی، را بدون نیاز به تجربه واقعی خواب زمستانی برای بیماران فراهم کند.