Nature: новые биологические часы могут предсказать срок жизни человека

Фото из открытых источников

Ученые разработали множество инструментов в своих попытках оценить биологическое старение — не только количество прожитых человеком лет, но и степень износа его органов и клеток. Многие из этих инструментов представляют собой эпигенетические «часы», которые подсчитывают химические метки на ДНК, накапливающиеся с возрастом и под воздействием стресса, но они не всегда надежны.

Теперь исследователи разработали новые биологические часы, основанные на активности генов, которые точно предсказывают продолжительность жизни и выявляют характерные признаки хронических заболеваний. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Это не значит, что оно может точно сказать, сколько дней вам осталось до того, как вы покинете этот бренный мир.

Однако исследователи обнаружили, что разработанная ими новая методика довольно хорошо справляется с оценкой того, насколько далеко человек или животное, вероятно, продвинулись в своей жизни.

По словам исследовательской группы, алгоритм, основанный на биомаркерах, будет полезен для анализа темпов биологического старения у разных видов, включая человека, и для понимания того, когда это старение ускоряется или замедляется.

Новые биологические часы — это так называемые транскриптомные часы: они анализируют молекулы РНК, которые транслируют гены в белки, чтобы определить, какие гены включены, а какие выключены. Поскольку эта активность меняется с возрастом, полученная информация может использоваться в качестве индикатора старения.

Одним из ключевых нововведений стало сбор большого массива данных по четырем видам животных – мышам, крысам, макакам и людям – и последующее сравнение процессов старения между животными и между различными частями тела.

«Старение и медицинские вмешательства влияют на здоровье и смертность, однако лежащие в основе этих изменений молекулярные механизмы остаются неясными», — пишут исследователи в своей статье. «Мы разработали многовидовые, многотканевые транскриптомные часы хронологического возраста и ожидаемой смертности на основе более чем 11 000 образцов от четырех видов млекопитающих, удовлетворяя потребность в интерпретируемых биомаркерах старения, которые можно обобщить для разных органов и видов, отражая при этом состояние здоровья».

Исследователи обнаружили, что гены, связанные с такими процессами, как здоровое деление клеток и заживление ран, выступают в качестве признаков замедленного молекулярного старения, в то время как гены, связанные с гибелью клеток и воспалением, являются маркерами более быстрого старения и более старшего биологического возраста.

Полученные результаты были затем адаптированы для создания новых молекулярных часов, которые были проверены на других моделях старения и с помощью статистического анализа.

Было показано, что эти часы правильно оценивают замедление или ускорение биологического старения, а также риск смертности. Используя образцы человеческой крови, они могли предсказывать время до смерти, а также наиболее эффективные эпигенетические часы.

Более того, метод позволил выявить известные факторы, способствующие старению, такие как хронические заболевания, на животных моделях этих заболеваний и в образцах тканей пациентов.

Исследователи считают, что этот новый подход может быть проще в использовании и более информативным, чем эпигенетические часы, которые существуют с 2013 года.

Генетические признаки старения оказались на удивление схожими у всех четырех видов, что означает их заметное совпадение. Эта схожесть наблюдалась и в нескольких типах клеток, включая мышечные и кровяные клетки.

«Одни и те же гены связаны со старением, например, в печени и сердце у крыс и людей», — заявил ведущий автор исследования Александр Тышковский из Гарвардской медицинской школы. «Несмотря на то, что эти клетки выполняют совершенно разные функции и имеют совершенно разное происхождение, у них все же есть общие биомаркеры, связанные со старением».

Эта общность позволяет предположить, что данные биомаркеры могут быть подлинными признаками старения, хотя мы не знаем, способствуют ли они старению каким-либо образом.

«Давно известно, что уровни экспрессии генов, защищающих клетки от клеточного стресса и реагирующих на него, увеличиваются с возрастом, что указывает на адаптивные реакции, а не на причинно-следственные факторы», — пишет Жоао Педро де Магальяйнш, молекулярный биолог из Бирмингемского университета.

Мы мало что можем сделать с процессом старения, но на скорость работы наших биологических часов старения влияют несколько факторов. Здоровое питание может помочь замедлить их, в то время как болезни и загрязнение окружающей среды, как правило, ускоряют их.

Одним из способов применения этого нового аналитического инструмента является тестирование эффективности различных вмешательств. Его можно использовать для изучения влияния изменений образа жизни или лекарственных препаратов на биологическое старение без длительных тестов или испытаний.

Это по-прежнему инструмент для оценки, и во многих случаях он не заменит эти тесты или клинические испытания, но его можно использовать для ранней диагностики.

Для дальнейшего развития этой методики еще многое предстоит сделать, включая дополнительные испытания на более разнообразных группах населения и более точное определение признаков старения, но, похоже, она может стать еще одним важным ресурсом для исследований в области старения.

«Это исследование выявляет консервативные признаки и модульную архитектуру регуляции смертности, предоставляя основу для количественной оценки и целенаправленного воздействия на старение клеточных подсистем у разных видов и в разных тканях», — пишут исследователи.