Înțelegerea îmbătrânirii necesită mai mult decât numărarea zilelor de naștere

Înțelegerea vârstei biologice și a modului în care diferite țesuturi îmbătrânesc reprezintă un subiect central în domeniul sănătății și al cercetării privind îmbătrânirea. Ceasurile epigenetice sunt algoritmi care evaluează vârsta biologică pe baza modificărilor metilării ADN, fiind utile atât în studii științifice, cât și în aplicații clinice sau de diagnostic. Totuși, tipul de țesut din care se obține mostra ADN poate influența semnificativ precizia și interpretarea acestor ceasuri, existând diferențe față de vârsta cronologică în funcție de țesut.
Majoritatea ceasurilor epigenetice (Hannum, Horvath pan-tissue, PhenoAge, GrimAge, DunedinPACE etc.) au fost inițial antrenate pe probe de sânge, însă, în practică, se folosește adesea și mostre de salivă sau alte tipuri de mostre pentru a evita proceduri invazive. În plus, rata de îmbătrânire a fiecărui țesut poate varia semnificativ în cadrul aceluiași individ. Unele ceasuri au fost gândite pentru a fi aplicate la mai multe tipuri de țesut, însă eficiența lor reală rămâne de validat.

Progresele recente în tehnologia de microarray sau micromatrice (precum Infinium MethylationEPIC v2.0) și disponibilitatea a numeroase cohorte au permis studierea comparativă a mai multor țesuturi la același individ (ex. bucal, salivă, picătură de sânge pe hârtie - DBS, buffy coat, PBMCs), vizând diferențele și corelațiile dintre valorile de „vârstă epigenetică” obținute.

Cercetătorii de la Departamentul de Sănătate Biocomportamentală din Penn State și-au propus să evalueze comparabilitatea internă (în același individ) a 8 ceasuri epigenetice importante:

• Primele generații: Horvath pan-tissue, Hannum
• Generația a doua: PhenoAge, GrimAge2
• Alte modele: Skin and Blood, PedBE, DunedinPACE

S-au folosit cinci tipuri de țesut:

• Bucal (epiteliu bucal)
• Salivă
• DBS (pete de sânge uscat)
• Buffy coat (izolat din sânge)
• PBMC (celule mononucleare din sânge periferic)

Participanți și probe:

• Lot mixt: 83 de participanți (adulți și copii), total 284 de probe biologice. Adulții (n=47) au oferit PBMC, saliva, bucal, DBS, iar copiii (n=36) au oferit buffy coat, saliva, bucal, DBS.
• ADN-ul a fost extras cu același kit (Qiagen Gentra Puregene) și analizat pe microarray Infinium MethylationEPIC v2.0.
• Pentru CpG-urile lipsă (unele sonde din anumite ceasuri nu erau pe această matrice), s-a folosit o metodă de imputare bazată pe seturi de referință „etalon de aur” diferite pentru fiecare țesut și interval de vârstă.

Rezultate

Diferențe semnificative între țesuturi în cadrul aceluiași individ

• În general, țesuturile bucale și saliva au indicat epoci epigenetice mai mari comparativ cu sângele (DBS, PBMC, buffy coat), pentru majoritatea ceasurilor (PhenoAge, GrimAge2, DunedinPACE ș.a.).
• Un caz aparte a fost ceasul Horvath pan-tissue, unde bucal a avut de multe ori valori mai mici decât probele de sânge, iar saliva nu s-a diferențiat atât de mult față de DBS/buffy coat.
• Pentru Skin and Blood clock, bucal și saliva au dat valori destul de apropiate de cele din sânge, sugerând o potențială versatilitate a acestui ceas.

Corelații puternice între anumite țesuturi de același tip (sânge) și mai slabe între tipuri diferite

• Cel mai ridicat nivel de concordanță a fost între DBS și buffy coat, respectiv DBS și PBMCs (în unele ceasuri, corelații >0.70), semn că mostrele de sânge sunt comparabile între ele.
• Între salivă și bucal s-au observat diferențe în funcție de ceas: unele au indicat valori foarte apropiate (Hannum), altele au evidențiat un decalaj mai mare (GrimAge2, PedBE).

Efectul ajustării pentru compoziția celulară și lotul de metilare

• Prin controlarea statistică a variabilelor ce țin de compoziția celulară și efectele de lot, corelațiile dintre țesuturi s-au ajustat ușor, crescând sau scăzând cu ~0.04 față de valorile brute.
• Pentru anumite comparații, de ex. Skin and Blood între saliva și buffy coat, corelația a crescut substanțial când s-a ținut cont de compoziția celulară (r=-0.11 la r=0.25).

Ceasurile Pan-tissue vs. Tissue-specific

• Ceasurile antrenate pe mai multe tipuri de țesut (ex. Horvath pan-tissue, Skin and Blood) tind să aibă o performanță mai uniformă la schimbarea țesutului, dar totuși pot exista discrepanțe (pan-tissue nu a fost întotdeauna consecvent între sânge și salivă).
• Ceasurile antrenate strict pe sânge (Hannum, PhenoAge, GrimAge2, DunedinPACE) pot subestima sau supraestima vârsta epigenetică atunci când sunt aplicate bucal sau în salivă.

Concluzii

Studiul evidențiază cât de mult poate influența tipul de țesut valorile ceasurilor epigenetice. Pe bază orală (bucal, salivă) și pe bază sanguină (DBS, buffy coat, PBMC) pot genera diferențe semnificative, atât numeric, cât și în direcția estimării vârstei. Prin urmare:

• Este esențial ca utilizatorii, fie cercetători, fie companii de servicii genetice/forensice, să țină cont de țesutul din care se extrage ADN-ul și de ce ceas epigenetic este folosit.
• Unele ceasuri, precum Skin and Blood, au arătat potențial de utilizare consistentă între țesuturi diferite, dar necesită validări suplimentare.
• Construirea de noi modele de ceasuri antrenate direct pe probe orale (sau combinate) poate crește precizia și utilitatea acestora, inclusiv în context clinic și de screening populațional.

În final, cercetătorii subliniază nevoia de a selecta cu grijă ceasul epigenetic adecvate și de a lua în calcul particularitățile tehnice (ex. matricea de metilare) și biologice (ex. compoziția celulară) pentru estimarea fiabilă a vârstei biologice.