از دهه ۱۹۵۰ برخی زیست‌شناسان پیشرو، با طرح یک تئوری خودروند، پیرشدن را یک بیماری نامیدند. وقتی رادیکال‌ها (گروه‌های مولکولی یونیزه شده) الکترون‌های اطراف خود را می‌بلعند، باعث راه‌افتادن یک سری مکانیسم‌های متصل به‌هم و خطرناک می‌شوند. با گذشت زمان، سلول‌ها به سمت پیرشدن پیش می‌روند این امر این‌طور شروع می‌شود که میتوکندری (اندامکی در داخل سلول) با آزادکردن مقدار زیادی رادیکال آزاد، مانع تولید انرژی می‌شود و این به‌معنای افت سطح انرژی سلول و مرگ تدریجی آن است. سال‌ها محققان زیست‌شناسی سلولی مولکولی، از این تئوری برای توضیح پیری استفاده کرده‌اند. اما مطالعات جدیدتر درباره قسمتی از کروموزوم سلول (ناحیه تلومر) که از دهه ۱۹۸۴ با کارهای الیزابت بلک بورن، بیوشیمیست دانشگاه برکلی، به همراه دانشجوی باهوشش، کارول گریدر، آغاز شد، این احتمال را به‌وجود آورد که شاید بتوان در آینده نه‌چندان دور راز غلبه بر زمان را کشف کرد.
بیل اندروز (William Henry Andrews) سرپرست یک تیم تحقیقاتی در آزمایشگاه موسسه تحقیقاتی «سیرا ساینسز» (Sierra Sciences) که خودش بنیان‌گذارش بوده، بیش از دو دهه پیاپی به همراه شاگردانش صرف تحقیق روی روند پیری سلول‌ها و امکان دخالت برای کندکردن این روند کرده‌اند. سال ۱۹۹۰ وقتی بیل اندروز رئیس گروه بیوتکنولوژی دانشکده زیست‌شناسی کلورادو بود، سرپرستی یک تیم تحقیقاتی را برعهده گرفت که مشابه‌اش تنها در چند دانشگاه جهان وجود داشت. هدف آنها دریک رقابت تنگاتنگ، یک چیز بود: کشف ژن کندکننده تولید آنزیم «تلومراز» در انسان.
مرگ در اثر کهولت سن
تلومر (Telomere) اسم ناحیه انتهایی کروموزوم است. در حقیقت می‌توان این‌طور فرض کرد که مارپیچ دوگانه دی‌ان‌آ در این ناحیه بسته می‌شود یا گره می خورد. انتهای مولکول دی‌ان‌آ چسبنده است و دوست دارد با مولکول‌های دیگر ترکیب شود. این خاصیت موجب به‌هم‌ریختگی ساختار دی‌ان‌آ شده و طبعا نابودکننده است. ولی با حضور تلومر که خودش دنباله‌ای کوچک از نوکلییک اسیدهاست، این چسبندگی از بین می‌رود و ساختار کدهای ژنتیکی به هم نمی‌ریزد و در امان می‌ماند. تلومر مانند سپری، کروموزم را از تخریب محافظت می‌کند.
درون سلول، آنزیمی به نام تلومراز وجود دارد که یک پروتیین است که از این گره‌ها (تلومر) درست می‌کند. ساختار این آنزیم مثل بقیه آنزیم‌های بدن، روی یک ژن (قسمتی از کروموزوم) کد شده‌است. یعنی کروموزوم یک سیستم خودترمیمی دارد. هربار که موقع تولید مثل، مارپیچ دوگانه باز می‌شود، بعد از اینکه همانندسازی از کدهای ژنتیکی به انتهای مولوکول می‌رسد، آنزیم تلومراز با سنتر تلومر (ساختن گره) کار را تمام می‌کند. پس منطقی به‌نظر می‌رسد که تصور کنیم که با هربار تولیدمثل سلولی، طول ناحیه تلومر زیاد می‌شود. اما درواقع نه تنها چنین مسئله‌ای رخ نمی‌دهد بلکه حتی بالعکس، طول تلومر پیوسته کم می‌شود. یعنی با گذشت زمان و تقسیمات سلولی پیاپی، سلول‌ها توانایی تولید آنزیم تلومراز را از دست میدهند. بنابراین در هر تولیدمثل قسمتی از انتهای تلومر همانندسازی نمی‌شود.
با هر بار تقسیم سلولی، تلومرها کوچک و کوچکتر می‌شوند و زمانی که تا حد زیادی کوچک شدند، سلول دیگر نمی‌تواند تولیدمثل کرده و از خودش یک کپی جدید بسازد و همین باعث می‌شود بافت سلولی جایگزین نشده و پیر شده و ازبین برود. به این‌ترتیب اتفاقی برای انسان می‌افتد که به «مرگ در اثر کهولت سن» معروف است. یعنی اگر ما براثر حوادثی مثل تصادفات یا بیماری خاصی نمیریم و زنده بمانیم و پیر شویم، ارگان ها و سیستم های بدن ما که به تقسیم سلولی وابسته‌اند، به تدریج فرسوده می‌شوند. سیستم ایمنی بدن پاسخ ضعیفی به حمله باکتری‌ها و ویروس‌ها می‌دهد و یک سرماخوردگی ساده می‌تواند آخرین سرماخوردگی زندگی باشد و فرد را از پای در بیاورد.
راز بزرگ سرطان
ناحیه تلومر علاوه‌بر ارتباط با طول عمر، در یک مساله مهم و بغرنج دیگر بشری هم ظاهر می‌شود: «سرطان»! ویژگی سلول‌های سرطانی این است که می‌توانند به‌طور متوالی تقسیم شوند و پیوسته تولیدمثل کنند و همه منابع حیاتی اطراف خود را جذب کرده و صرف تولیدمثل خود کنند. برای داشتن چنین خصوصیتی، این سلول‌ها می‌توانند طول تلومر خود را حفظ کنند. به عبارت بهتر، آنها پیر نمی‌شوند بلکه پیوسته تولیدمثل کرده و همه منابع حیاتی را به‌خود اختصاص داده و بدن را دچار ضعف می‌کنند. سلول‌های سرطانی آنزیم تلومراز تولید می‌کنند. در جهان پزشکی امروز تصور می‌شود که ایجاد توانایی تولید این آنزیم توسط ویروس‌ها یا سایر عوامل جهش‌زا، در سلول‌های سوماتیک بدن، یکی از عوامل سرطانی‌شدن این سلول‌هاست.
برای همین بخشی از تحقیقات برای کنترل و درمان سرطان روی این مسئله متمرکز است که با طراحی روش‌هایی که سازوکار حفظ تلومر را در سلول‌های سرطانی ازبین می‌برد، نامیرایی در سلول‌های سرطانی را متوقف کرده و سپس آنها را نابود کنند. با همه این احوال این مسیر تقریبا با دو چالش جدی مواجه است و افق روشنی برای رسیدن به درمان سرطان از این روش، در آینده نزدیک فعلا دیده نمی‌شود. اول این که آزمایش نشان‌داده روش‌های از کار انداختن تلومراز هرچند بافت سرطانی را ازبین می‌برد اما باعث به وجودآمدن سرطان‌های سیستم ایمنی (لنفوما) در موش‌ها شده‌است. ایراد دیگر این روش این است سریع عمل نمی‌کند و بایدمنتظر ماند تا عوامل کاهش طول تلومر به تدریج در تقسیم سلولی سلول‌های سرطانی و بعد از چندنسل اندازه تلومر کروموزوم‌های سلول‌های سرطانی را کاهش دهد تا آنها از تولید مثل باز بمانند.
دگمه طول عمر
برگردیم به مساله طول عمر. عجیب است که عمر بشر به طرز عجیبی به طول عمر تلومرها گره خورده‌است. تلومرهای یک کروموزوم در بدن من و شما، از ۱۵هزار باز (مولکول‌های سازنده کدهای ژنتیکی) زندگی را شروع می‌کند. به علت سرعت بالای تقسیم سلولی و عدم توانایی تلومراز در کنترل شکست‌های رایج در دوران جنینی، موقع تولد تنها ده‌هزار تا از این بازها باقی می ماند. یعنی ۵هزار باز در حین تشکیل جنین و در رحم مادر ازبین رفته و انسان باید باقی عمرش را با دوسوم از بازهای اولیه‌اش سپری کند. بدتر از همه این است که بعد از تولد، آنزیم تلومراز که منجی تلومرها بود، تقریبا خاموش می‌شود. با نبود تلومراز، بعد از نوجوانی، ما سالیانه حدود ۵۰ باز از تلومرهای خود را از دست می‌دهیم. وقتی تعداد بازهای تلومرهای ما به کمتر از ۵۰۰ عدد برسد، یعنی درست زمانی که ما به دوران طلایی و پرثمر زنگی خود می‌رسیم، سلول‌های بدن کم کم توانایی تقسیم را از دست میدهند. در این زمان سلول‌ها در انجام کارهای خود ناتوان شده اما درعین حال در این زمان به خوبی می‌توانند رادیکال آزاد تولید کنند که باعث آسیب سلول‌های مجاورشان و یا حتی مرگ آنها شود.
چه اتفاقی می‌افتد اگر ما بتوانیم سلول‌های بدن را تحریک کنیم تا تلومراز بیشتری بسازند و به این ترتیب هر چقدر که دلشان خواست تقسیم شوند؟ البته به‌طور کنترل‌شده و نه مانند سلول‌های سرطانی! داشتن اندامی مناسب و ورزش روزانه از نظر بیل اندروز یک منطق تلومریک است و باعث حیات طولانی‌تر می‌شود: «اگر سبک زندگی‌تان بد باشد، خیلی قبل‌تر از این که تلومرهایتان کوچک شوند و حیات‌تان را به خطر بیاندازند، شما از حمله قلبی و یا سرطان خواهید مرد!» این را بیل اندروزی می گوید که هر بعداز ظهر ۳۰ کیلومتر می‌دود و آخرین رکوردش ۱۰ کیلومتر در یک ساعت است. از نظر بیل اندروز برای هرکس که به خوبی مراقب سلامت خود است، دارویی که بتواند آنزیم تلومراز را فعال کند می‌تواند زمان مرگ سلولی و متلاشی شدن ارگان‌های بدن را به تاخیر بیاندازد. با این حساب، که فردی این روزها به‌دنیا می‌آید اگر سیگار نکشد و چاق نباشد می‌تواند به راحتی تا ۱۵۰ سال هم عمر کند، یعنی ۵۰ سال بیش از سنی که امروزه می‌توان طول عمر داشت.
سال ۲۰۰۹ برای کشف کارکرد تلومر و آنزیم تلومراز در دهه ۱۹۹۰ به سه دانشمند آمریکایی، خانم‌ها الیزابت بلکبرن و کرول گریدر و آقای جک ژوستاک، جایزه نوبل پزشکی دادند. یعنی این که اندروز مسابقه را باخته‌بود اما او همچنان می‌دود. وقتی سال ۲۰۰۸، لابراتوار سیرا ساینسز، دو سرمایه گذار اصلی‌اش را در پروژه «توقف زمان» از دست داد و دیگر پولی برای ادامه تحقیقات وجود نداشت، بیل اندروز به این فکر افتاد تا شرکت دارویی ایزاژنیکس به سرپرستی جان اندرسون را به عنوان سرمایه‌گذار و شریک تجاری خود انتخاب کند. از تابستان ۲۰۱۱ شرکت ایزاژنیکس در حال تولید محصولات ابداعی لابراتوار سیرا ساینسز است که با داشتن ترکیبات طبیعی و تولیدکننده تلومر، به‌عنوان داروهای ضدپیری عمل می‌کنند! به عقیده اندروز این محصول خیلی قوی نیست و هنوز با ایده‌آل‌های او فاصله زیادی دارد اما می‌تواند تا حدود زیادی سلامت و تندرستی را برای مصرف‌کنندگانش به همراه داشته‌باشد. از نظر بیل عرضه این محصولات به بازار می‌تواند شروع خوبی باشد برای جذب سرمایه گذارها و شرکت‌های دارویی بزرگتر به این پروژه چند صد میلیارد دلاری، پروژه‌ای که بیل فکر می کند با وجود گران بودن مواد اولیه شیمیایی حاوی تلومر و پروسه طولانی و هزینه‌بر تائید دارو توسط سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA)، نیاز به سرمایه‌گذارهای ابرقدرت دارد. بیل می گوید: «من می خواهم خودم، خانواده، همکارانم، دوستانم و همه مردم زمین را از شر پیرشدن خلاص کنم. این‌طوری هم هیچ‌کدام‌مان پیر نمی‌شویم و هم من پول هنگفتی به جیب می‌زنم!»
سال ۲۰۱۴، ران دپینیو (Ronald A. DePinho) محقق مدرسه پزشکی دانشگاه هاروارد، مقاله‌ای را در نیچر چاپ کرد که نگاهی موشکافانه به نقش تلومرها بر روند کهولت سن داشت. دپینیو در یک روش مبتکرانه با تزریق استروژن ساختگی به یک موش آزمایشگاهی، توانست فعالیت آنزیم تلومراز را متوقف کند و با قطع این دارو مجددا این آنزیم را وادار به فعالیت کند. در ابتدا موش‌ها با قطع تولید آنزیم تلومراز، شروع به بروز علائمی کردند که ما در ۸۰ یا ۹۰ سالگی با آنها روبرو می‌شویم یعنی: پوست کاملا چروکیده، کندی حرکات روده‌ای و مغز تحلیل رفته. وقتی مجددا تولید تلومراز از سر گرفته شد، تمام بافت‌های بدن موش در عرض کمتر از یک ماه شروع کردند به جوان‌شدن و طراوت اولیه خود را باز یافتند!
دپینیو می‌گوید: ما موش‌هایی را دوباره جوان کردیم که با یک تزریق ساده، پا به سن مادربزرگ هایمان گذاشته بودند. دپینیو امیدوار است با استفاده از نتایج تحقیقاتش، روند پیرشدن را متوقف و یا لااقل آهسته کند. دپینیو ادعا می‌کند که از میان ۳ عامل اصلی پیرشدن یعنی: کارکرد نادرست میتوکندری، کوتاه‌شدن تلومر و تخریب رادیکال‌های آزاد، تلومرِ کوتاه‌شده اولین مهره دومینو است که می‌افتد و بازی را به پایان می‌رساند.
اگر به روشی بتوان تلومرها را نجات داد، انهدام کل سیستم لااقل به‌طور موقت به تاخیر می‌افتد. دپینیو می‌گوید که برای آنکه داروهایش از طرف سازمان غذا و داروی آمریکا تائید شود، باید سال‌ها و حتی دهه‌ها روی مدل‌های حیوانی و آزمایشگاهی کار کند. دپینیو معتقد است حتی در صورت دستیابی به نحوه عملکرد آنزیم تلومراز، باید فهمید که چگونه و چه زمانی باید آن را به‌کار انداخت. بیل اندروز اما می‌گوید: من هیچ زمان فکر نکردم که پیرنشدن یک امر محال است، بلکه همیشه فکر می کنم که این قضیه را هنوز کسی نتوانسته حل کند.
چشمه حیات پیدا شده؟
به عقیده بلکبرن، برنده نوبل، فعالیت بی‌رویه تلومراز خود می‌تواند باعث سرطان شود. اگرچه تلومراز به خودی خود عامل سرطان نیست ولی در خروج فعالیتش از کنترل، باعث می‌شود تا یک سلول مستعد بدخیم شدن، آنقدر تقسیم سلولی شود تا در نهایت یک سلول بدخیم را تولید کند. اما اندروز و بلک بورن هر دو فکر می‌کنند که مزایای طولانی شدن عمر توسط تلومراز به معایب افزایش ریسک سرطانش می‌ارزد. تلومراز همچنین می‌تواند مانع شکسته‌شدن کروموزوم‌ها که خود عامل ایجاد سرطان است، شود. همین طور تلومراز می‌تواند با افزایش تولید سلول‌های ایمنی، بدن را در برابر ابتلا به سرطان قوی کند. در مشهورترین مقاله او که جولای ۲۰۱۰ در مجله پزشکی آمریکامنتشر شد، آمده که ارتباط بسیار قوی بین عمر کوتاه تلومرازها و سرطان وجود دارد؛ دیده شده که در افرادی که از نرمال جامعه تلومرازهای کمتری داشتند، ریسک ابتلا به سرطان، ۳ برابر افراد عادی است و درصورت ابتلا هم، احتمال فوتشان ۱۱ برابر بیشتر از سایر مبتلایان به سرطان است.
ادعای توقف زمان و پیرنشدن، که اندروز درصدد دستیابی به آن است، باعث شده تا برخی دانشمندان دیگر، او را به داشتن توهم خودبزرگ بینی و خیالاتی بودن متهم کنند. اما او بر تمام ادعاهایش پافشاری عجیبی دارد. یکی از هم مسلکان اندروز، دکتر آبری دی گری از دانشگاه کمبریج، محقق و تئوریسین طول عمری است که به طرز بی رحمانه‌ای نظرش درمورد تخیلی بودن ادعاهای بیل اندروز را رسانه‌ای کرد. او تاکید کرد که باید بین علم و داستان علمی-تخیلی فرق قائل شد!
