Ceasuri epigenetice noi: reinventarea modalității de măsurare a vârstei

Cercetătorii de la Spitalul Brigham and Women, parte a sistemului de sănătate Mass General Brigham, au dezvăluit o abordare revoluționară în măsurarea vârstei. Ei au dezvoltat noi "ceasuri" care folosesc modele de învățare automată pentru a prezice vârsta biologică din structura ADN-ului. Aceste ceasuri inovatoare disting între variațiile genetice care accelerează și cele care încetinesc procesul de îmbătrânire, oferind evaluări mai precise ale vârstei biologice și a eficacității intervențiilor antiîmbătrânire. Rezultatele sunt publicate în revista Nature Aging.

Înțelegerea îmbătrânirii la nivel molecular

Dr. Vadim Gladyshev, autorul corespondent al studiului și investigator principal în Divizia de Genetică de la BWH, explică semnificația acestor noi ceasuri. În timp ce metodele anterioare au luat în considerare relația dintre modelele de metilare și caracteristicile legate de îmbătrânire, ele nu au elucidezat factorii cauzali ai îmbătrânirii. Ceasurile nou dezvoltate, însă, fac distincția între schimbările care determină îmbătrânirea și cele pur și simplu asociate cu procesul de îmbătrânire.

Descifrarea metilării ADN-ului și a îmbătrânirii

Metilarea ADN-ului, care se referă la modificările în structura genetică care influențează funcția genelor, joacă un rol crucial în procesul de îmbătrânire. Anumite regiuni ale ADN-ului, cunoscute sub numele de site-uri CpG, sunt asociate în mod special cu îmbătrânirea. Factori de stil de viață precum fumatul și dieta, precum și factorii genetici, contribuie la variațiile de metilare a ADN-ului între indivizi.

Ceasurile epigenetice existente folosesc modelele de metilare a ADN-ului pentru a prezice vârsta biologică. Cu toate acestea, ceasurile anterioare nu au făcut distincția între modificările de metilare care cauzează îmbătrânirea biologică și cele care sunt pur și simplu corelate cu îmbătrânirea.

Dezvoltarea noilor ceasuri epigenetice

Pentru a aborda această lacună, Kejun (Albert) Ying, primul autor al studiului și student absolvent în laboratorul lui Gladyshev, a efectuat randomizarea Mendeliană epigenomică extinsă (EWMR) pe peste 20.000 de site-uri CpG asociate cu opt caracteristici legate de îmbătrânire. Această tehnică a ajutat la identificarea relațiilor cauzale între structura ADN-ului și trăsăturile legate de îmbătrânire.

Ying a dezvoltat trei modele: CausAge, care prezice vârsta biologică pe baza factorilor de cauzalitate ai ADN-ului, și DamAge și AdaptAge, care se concentrează doar pe schimbările dăunătoare sau protectoare, respectiv. Aceste modele au fost antrenate și validate folosind date genetice de la mii de indivizi din diferite grupe de vârstă.

Cercetătorii au testat validitatea ceasurilor lor folosind date din studii populare ample. Au constatat că DamAge corela cu rezultate adverse precum mortalitatea, în timp ce AdaptAge corela cu longevitatea. Acest lucru sugerează că deteriorarea ADN-ului legată de vârstă contribuie la riscul de deces, în timp ce schimbările protecționale în metilarea ADN-ului pot promova o durată de viață mai lungă.

În plus, ceasurile au putut evalua vârsta biologică în celulele stem reprogramate, cu DamAge în scădere, indicând o reducere a deteriorării legate de vârstă în timpul reprogramării.

Implicații pentru cercetarea îmbătrânirii

Noile ceasuri reprezintă o avansare semnificativă în cercetarea îmbătrânirii, oferind o cuantificare mai precisă a vârstei biologice și o evaluare mai bună a intervențiilor antiîmbătrânire. Ele oferă cercetătorilor și clinicienilor instrumente mai bune pentru a înțelege procesele moleculare implicate în îmbătrânire și pentru a evalua eficacitatea tratamentelor destinate să promoveze îmbătrânirea sănătoasă.