Nowy zegar epigenetyczny wykorzystujący łatwo zebrane komórki policzkowe może dokładnie przewidzieć śmiertelność.
Wszyscy starzejemy się w różnym tempie. Chociaż niektórzy superstulatkowie mogą doświadczyć wolniejszego starzenia się ze względu na sprzyjającą genetykę, liczne czynniki związane ze stylem życia i zachowaniem mogą przyspieszyć proces starzenia. Należą do nich stres, zły sen, nieodpowiednie odżywianie, palenie i spożywanie alkoholu. Tego typu wpływy środowiskowe pozostawiają ślad w naszym genomie poprzez zmiany epigenetyczne. Analizując epigenom w kluczowych miejscach genomu, można zmierzyć starzenie molekularne.
W ciągu ostatniej dekady naukowcy opracowali kilka takich „zegarów epigenetycznych”, skalibrowanych na podstawie wieku chronologicznego i różnych czynników stylu życia u dużej liczby ludzi. Większość z nich skupiała się na DNA metylację w komórkach krwi, co sprawia, że pobieranie próbek jest uciążliwe i stresujące dla pacjenta. Jednak na początku tego roku naukowcy z USA opracowali zegar drugiej generacji o nazwie CheekAge, który opiera się na danych dotyczących metylacji w łatwych do pobrania komórkach z wnętrza policzków.
Teraz w Granice starzenia sięzespół po raz pierwszy pokazał, że CheekAge może dokładnie przewidzieć ryzyko śmiertelności – nawet jeśli jako dane wejściowe wykorzystuje się dane epigenetyczne z innej tkanki.
„Wykazujemy również, że określone miejsca metylacji są szczególnie ważne dla tej korelacji, ujawniając potencjalne powiązania między określonymi genami i procesami a śmiertelnością ludzi rejestrowaną przez nasz zegar” – powiedział dr Maxim Shokhirev, pierwszy autor badania i kierownik działu biologii obliczeniowej i nauki o danych w ośrodku firma Tally Health w Nowym Jorku.
Badanie CheekAge opracowano lub „przeszkolono” poprzez skorelowanie frakcji metylacji w około 200 000 miejscach z ogólnym wynikiem dotyczącym zdrowia i stylu życia, odzwierciedlającym przypuszczalne różnice w fizjologicznym starzeniu się.
Zegar biologiczny tyka
W niniejszym badaniu Shokhirev i współpracownicy wykorzystali programowanie statystyczne, aby sprawdzić, jak dobrze przewidywało ono śmiertelność z jakiejkolwiek przyczyny u 1513 kobiet i mężczyzn urodzonych w latach 1921 i 1936, a następnie obserwowanych przez całe życie w ramach programu Lothian Birth Cohorts (LBC) Uniwersytetu w Edynburgu. . Jednym z celów LBC było powiązanie różnic w procesie starzenia się poznawczego ze stylem życia i czynnikami psychospołecznymi oraz danymi biomedycznymi, genetycznymi, epigenetycznymi i obrazowymi mózgu. Co trzy lata ochotnikom mierzono metylom w komórkach krwi w około 450 000 miejscach metylacji DNA. Do obliczenia CheekAge i jego związku z ryzykiem śmiertelności wykorzystano ostatni dostępny punkt czasowy metylacji wraz ze statusem śmiertelności. Dane dotyczące śmiertelności uzyskano z Centralnego Rejestru Szkockiej Narodowej Służby Zdrowia.
„[Our results show that] CheekAge jest w istotny sposób powiązany ze śmiertelnością w zbiorze danych podłużnych i przewyższa zegary pierwszej generacji wytrenowane w zbiorach danych zawierających dane dotyczące krwi” – podsumowali autorzy.
Konkretnie, przy każdym wzroście o jedno odchylenie standardowe w CheekAge, współczynnik ryzyka śmiertelności z jakiejkolwiek przyczyny wzrósł o 21%. Oznacza to, że badanie CheekAge jest silnie powiązane z ryzykiem śmiertelności u osób starszych.
„Fakt, że nasz zegar epigenetyczny wytrenowany na komórkach policzkowych przewiduje śmiertelność podczas pomiaru metylomu w komórkach krwi, sugeruje, że istnieją wspólne sygnały śmiertelności w tkankach” – powiedział Shokhirev.
„Oznacza to, że prosty, nieinwazyjny wymaz z policzka może stanowić cenną alternatywę w badaniu i śledzeniu biologii starzenia”.
Najsilniejsze predyktory
Naukowcy przyjrzeli się bardziej szczegółowo tym miejscom metylacji, które były najsilniej powiązane ze śmiertelnością. Geny zlokalizowane wokół tych miejsc lub w ich pobliżu są potencjalnymi kandydatami do wpływania na długość życia lub ryzyko chorób związanych z wiekiem. Na przykład gen PDZRN4, potencjalny supresor nowotworu, oraz ALPK2, gen powiązany z rakiem i zdrowiem serca w modelach zwierzęcych. Inne wyróżniające się geny były już wcześniej powiązane z rozwojem raka, osteoporozy, stanów zapalnych i zespołu metabolicznego.
„Intrygujące byłoby ustalenie, czy geny takie jak ALPK2 wpływają na długość życia i zdrowie modeli zwierzęcych” – powiedział dr Adiv Johnson, ostatni autor badania i dyrektor ds. nauki i edukacji w Tally Health.
„Potrzebne są również przyszłe badania, aby określić, jakie inne powiązania poza śmiertelnością z dowolnej przyczyny można ująć za pomocą CheekAge. Na przykład inne możliwe powiązania mogą obejmować występowanie różnych chorób związanych z wiekiem lub czas trwania „okresu zdrowia”, czyli okresu zdrowego życia wolnego od chorób przewlekłych i niepełnosprawności związanych z wiekiem”.
Odniesienie: „CheekAge, epigenetyczny zegar policzkowy nowej generacji, pozwala przewidzieć śmiertelność w ludzkiej krwi” – Maxim N. Shokhirev, Daniel J. Kramer, Janie Corley, Simon R. Cox, Trinna L. Cuellar i Adiv A. Johnson, 26 sierpnia 2024, Granice starzenia się.
DOI: 10.3389/fragi.2024.1460360
Badanie zostało sfinansowane przez Tally Health, Wellcome Trust, Radę ds. Badań Ekonomicznych i Społecznych, Age UK, Radę ds. Badań nad Biotechnologią i Naukami Biologicznymi, Radę ds. Badań Medycznych, Milton Damerel Trust, Uniwersytet w Edynburgu i Towarzystwo Królewskie.
