Potencjał długości telomerów jako biomarkera w medycynie

Sanford Burnham Prebys

Każdy chromosom ludzkiego organizmu jest zakończony sekwencjami telomerowymi. Ponieważ skracają się one przy każdym podziale komórki, przyciągały od lat wyobraźnię badaczy. Stawiali oni sobie pytanie: co stanie się, kiedy telomery skrócą się tak bardzo, że podział będzie niemożliwy? W istocie, związek między skracaniem telomerów a maksymalną liczbą podziałów komórki (limitem Hayflicka) został potwierdzony. Istnieje zatem związek między długością telomerów a starzeniem się.

Wiele chorób ma cechy przyspieszonego starzenia – dezorganizacji procesów, które normalnie utrzymują równowagę niezbędną dla funkcjonowania organizmu. Wobec tego można też postulować, że długość telomerów mogłaby okazać się przydatna w medycynie, służąc jako marker stanu zdrowia.

Krótsze telomery leukocytarne to eksperymentalny biomarker ryzyka sercowo-naczyniowego [1], w znacznym stopniu niezależny od typowych czynników ryzyka ocenianych w wywiadzie i analizach biochemicznych. Może to być pośrednio związane z czynnikami dietetycznymi, jako że większa długość telomerów koreluje ze spożyciem warzyw i owoców [2], większą aktywnością fizyczną [3] i czystością powietrza [4]. Jednak liczba chorób, w których wykazano zmiany długości telomerów, jest obszerna.

Większa długość telomerów w tkance raka piersi jest związana z lepszą prognozą niezależnie od szeregu innych czynników zazwyczaj branych przy takiej ocenie pod uwagę [5]. Wykazano również zależność między długością telomerów a ryzykiem raka żołądka, chorobą Alzheimera i cukrzycą [10]. Telomery są krótsze u palaczy, proporcjonalnie do liczby paczkolat, a efekt ten zdaje się w jakimś stopniu utrzymywać nawet po zaprzestaniu palenia [6]. Zaburzenia wzrastania wewnątrzmacicznego korelują ze skróceniem telomerów łożyska [7]. Wiadomo także, że kobiety mają dłuższe telomery niż mężczyźni [8]. Osoby z krótszymi telomerami zdają się reagować silniejszą produkcją kortyzolu na czynniki stresowe [9].

Temat długości telomerów jest również aktywnie zgłębiany w Polsce. W Klinice Gastroenterologii Dziecięcej i Chorób Metabolicznych Uniwersytetu Medycznego w Poznaniu realizowany jest projekt Narodowego Centrum Nauki „Preludium” dotyczący długości telomerów w mukowiscydozie (2017/25/N/NZ5/02126). Mukowiscydoza jest najczęstszą poważną chorobą genetyczną w populacji osób białych.

Polski program badań przesiewowych w kierunku mukowiscydozy należy do najlepszych na świecie (ok. 99% skuteczność). Dodatni wynik stwierdza się u ok. 1 na 5000 nowo urodzonych dzieci. Łącznie w Polsce na mukowiscydozę choruje ponad 2000 osób. Dzięki postępom w intensywnym leczeniu, jakie jest wymagane w tej chorobie, przeciętna długość życia polskich chorych wydłużyła się z ok. 20 lat dekadę temu do niemal 30 lat dziś. U znaczącej większości chorych można dokładnie poznać mutacje genu CFTR, którego mutacje są odpowiedzialne za chorobę. Niemniej, zależności między tymi mutacjami a przebiegiem choroby nie są ścisłe, co stanowi jedną z wielkich zagadek biomedycyny w ogóle. Z tego powodu potrzebne są dokładne narzędzia pozwalające charakteryzować chorych i przewidywać u nich przebieg choroby, a także uprzedzająco stosować odpowiednie interwencje.

Prowadzone w Poznaniu badania mają na celu scharakteryzowanie długości telomerów oraz przebiegu klinicznego choroby w grupie dzieci i osób dorosłych z mukowiscydozą. Długość telomerów oznaczana jest metodą ilościowej reakcji polimerazy (qPCR), co wymaga znacznego stopnia precyzji. Publikacji wyników badań można spodziewać się w przyszłym roku. Tymczasem coraz wyraźniej widać, że telomery budzą szerokie zainteresowanie w środowisku naukowym i przyciągają uwagę jako potencjalne biomarkery. Ich wprowadzenie do praktyki będzie jednak wymagało licznych badań i weryfikacji przydatności w dużych grupach.

Bibliografia

1.     Haycock PC, Heydon EE, Kaptoge S, Butterworth AS, Thompson A, Willeit P. Leucocyte telomere length and risk of cardiovascular disease: systematic review and meta-analysis. BMJ. 8 lipiec 2014;349:g4227.

2.     Rafie N, Golpour Hamedani S, Barak F, Safavi SM, Miraghajani M. Dietary patterns, food groups and telomere length: a systematic review of current studies. Eur J Clin Nutr. 2017;71(2):151–8.

3.     Lin X, Zhou J, Dong B. Effect of different levels of exercise on telomere length: A systematic review and meta-analysis. J Rehabil Med. 8 lipiec 2019;51(7):473–8.

4.     Miri M, Nazarzadeh M, Alahabadi A, Ehrampoush MH, Rad A, Lotfi MH, i in. Air pollution and telomere length in adults: A systematic review and meta-analysis of observational studies. Environ Pollut. styczeń 2019;244:636–47.

5.     Ennour-Idrissi K, Maunsell E, Diorio C. Telomere Length and Breast Cancer Prognosis: A Systematic Review. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2017;26(1):3–10.

6.     Astuti Y, Wardhana A, Watkins J, Wulaningsih W, PILAR Research Network. Cigarette smoking and telomere length: A systematic review of 84 studies and meta-analysis. Environ Res. 2017;158:480–9.

7.     Niu Z, Li K, Xie C, Wen X. Adverse Birth Outcomes and Birth Telomere Length: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Pediatr. 2019;215:64-74.e6.

8.     Gardner M, Bann D, Wiley L, Cooper R, Hardy R, Nitsch D, i in. Gender and telomere length: systematic review and meta-analysis. Exp Gerontol. marzec 2014;51:15–27.

9.     Jiang Y, Da W, Qiao S, Zhang Q, Li X, Ivey G, i in. Basal cortisol, cortisol reactivity, and telomere length: A systematic review and meta-analysis. Psychoneuroendocrinology. 2019;103:163–72.

10.     Smith L, Luchini C, Demurtas J, Soysal P, Stubbs B, Hamer M, i in. Telomere length and health outcomes: An umbrella review of systematic reviews and meta-analyses of observational studies. Ageing Res Rev. 2019;51:1–10.

długość telomerów zdrowie medycyna długość życia