Penyelidikan telomere dan telomerase membawa kepada pemahaman tentang mekanisme penuaan selular dan perkembangan kanser, yang seterusnya membawa kepada pendekatan perubatan terobosan yang bertujuan untuk rawatan anti-penuaan dan kanser.
Penuaan dan kanser adalah dua isu yang paling mendesak dalam komuniti perubatan hari ini. Umat manusia telah lama mengimpikan untuk memperlahankan penuaan dan menakluki kanser, dan ia kekal sebagai salah satu matlamat terpenting perubatan moden. Khususnya, saintis kini menunjuk kepada telomer, hujung DNA, sebagai faktor penting yang terlibat dalam penuaan selular. Telomeres bertanggungjawab untuk mencegah kehilangan maklumat genetik semasa pembahagian sel, dan memanfaatkan kuasa telomerase, enzim yang membuat telomer, boleh membawa kepada pembangunan ubat baharu atau rawatan baharu untuk penuaan dan kanser. Penemuan ini telah memperdalam pemahaman kita tentang mekanisme penuaan dan kanser dan membuka pintu kepada penemuan perubatan.
Untuk memahami telomer, kita perlu terlebih dahulu memahami struktur DNA dan bagaimana ia direplikasi. DNA ialah struktur heliks berganda yang mengandungi maklumat genetik organisma, terdiri daripada dua helai asid nukleik yang dicantumkan dalam heliks untuk membentuk rantai panjang. Setiap asid nukleik ini mengandungi satu daripada bes berikut: adenine (A), guanin (G), sitosin (C), dan timin (T). Asid nukleik dengan adenin pada satu helai mengikat secara komplementari kepada asid nukleik dengan timin pada helai yang lain, dan asid nukleik dengan guanin mengikat secara komplementari kepada asid nukleik dengan sitosin. Ikatan pelengkap ini membentuk maklumat genetik, dan susunan urutan bes menentukan pelbagai sifat yang diwarisi.
Apabila DNA direplikasi, satu hujung heliks terbuka, menyebarkan dua helai. Enzim yang mensintesis DNA melalui helai terbuka dan menenun rantai DNA baru daripada asid nukleik dengan bes pelengkap yang sepadan dengan urutan bes yang tersusun. Masalahnya ialah apabila mereplikasi rantaian DNA, asid nukleik pada akhirnya tidak direplikasi. Enzim replikasi melalui asid nukleik yang sedang direplikasi dan mereplikasi asid nukleik yang telah dilalui apabila mereka mencapai asid nukleik seterusnya. Oleh itu, asid nukleik pada hujungnya tidak boleh dilalui oleh enzim kerana tiada asid nukleik seterusnya, dan ia tidak direplikasi. Ini menyebabkan asid nukleik di hujung rantai DNA hilang dengan setiap replikasi, dan maklumat genetik dalam bahagian yang hilang hilang.
Untuk menyelesaikan masalah ini, DNA telah mengembangkan cara untuk melampirkan rantai pendek pada setiap hujung yang tidak mengandungi maklumat genetik. Rantai pendek ini dipanggil telomer. Telomer memainkan peranan penting dalam mencegah kehilangan maklumat genetik semasa pembahagian sel, dan urutan serta panjangnya berbeza antara spesies organisma yang berbeza. Contohnya, telomer pada kromosom manusia terdiri daripada ulangan urutan TAGGG. Telomere ini dilekatkan pada bahagian rantai yang mengandungi maklumat genetik, membolehkan enzim replikasi melalui dan menghalang kehilangan maklumat. Walau bagaimanapun, telomer juga menjadi lebih pendek dengan setiap pembahagian sel (replikasi DNA). Itu kerana telomer tidak menghalang asid nukleik terakhir daripada direplikasi.
Bilangan pembahagian sel adalah khusus tisu, dan bilangan pembahagian ditentukan oleh panjang telomer. Apabila telomer memendek di bawah panjang tertentu (titik penuaan), penuaan berlaku, dan akhirnya sel mati. Proses ini secara langsung dikaitkan dengan penuaan, dan dipercayai bahawa penurunan panjang telomer menyebabkan penuaan dan penurunan fungsi dalam tisu hidup.
Walau bagaimanapun, tidak semua sel kehilangan telomer; sel-sel kanser mempunyai telomer yang tidak memendek apabila sel membahagi, bermakna ia tidak menua apabila bilangan bahagian bertambah, dan ia mampu membiak selama-lamanya. Ini berlaku kerana telomerase, enzim yang membuat telomer, aktif. Telomerase bertanggungjawab untuk mensintesis telomer dan kemudian melekatkannya pada hujung DNA, meningkatkan panjang keseluruhan telomer. Walaupun enzim ini terdapat dalam semua sel, ia tidak aktif dalam kebanyakan sel normal pada orang normal. Walau bagaimanapun, dalam beberapa sel yang perlu membahagi secara aktif, seperti sel progenitor yang membuat telur dan sel stem hematopoietik yang membuat sel darah, ia aktif, supaya telomer dalam sel tersebut tidak memendek.
Pada masa ini, saintis cuba membangunkan cara untuk memodulasi fungsi telomerase, supaya telomer boleh dipendekkan secara sengaja atau, sebaliknya, dihalang daripada memendekkan. Jika berjaya dibangunkan, ini boleh menjadi pengubah permainan dalam rawatan kanser dan anti-penuaan. Ia membuka kemungkinan untuk menakluki kanser dengan menghalang sel kanser daripada membiak tanpa sekatan, pada masa yang sama menjadikan impian untuk hidup lebih lama menjadi kenyataan dengan melambatkan atau menghentikan penuaan. Ini akan menjadi satu kejayaan saintifik utama yang dapat memenuhi keinginan manusia yang telah lama wujud untuk kehidupan yang sihat dan panjang umur.
