încetini

Venus a fost odată asemănător Pământului, dar schimbările climatice au făcut-o nelocuibilă

COVID-19: 3 întrebări importante despre vaccinuri, la care a răspuns un expert

COVID-19: Ce trebuie să știți despre pandemia de coronavirus la 15 decembrie

Omenirea are o obsesie îndelungată pentru tinerețea eternă. Poveștile despre elixirurile vieții și fântânile care potolesc setea de nemurire ne-au stârnit imaginația din timpuri imemoriale. Diferite versiuni ale acestor mituri apar pe fiecare continent - chiar și cuceririle lui Alexandru cel Mare sunt uneori atribuite căutării sale pentru un râu restaurator care ar putea vindeca devastarea timpului.

Cu toate acestea, în ciuda obsesiei noastre pentru îmbătrânire, știm încă foarte puțin despre cum funcționează. De ce și cum îmbătrânim? De ce toată lumea pare să îmbătrânească diferit? O putem încetini? Ar trebui să ne? Din fericire, acum avem instrumente mai precise decât mitologia pentru a investiga aceste întrebări și am inventat un instrument care poate prezice îmbătrânirea la șoareci pe baza activității din genomul lor în timp - și poate fi folosit chiar pentru a-l încetini.

Îmbătrânirea la oameni și animale este inevitabilă, dar se întâmplă diferit între specii și chiar între diferite organe din corp. Dar nu știm încă dacă felul în care îmbătrânim este predeterminat, face parte dintr-un program biologic inerent sau dacă este pur și simplu uzat.

Biologii disting între două tipuri de vârstă: vârsta biologică, o măsură a cât de bine funcționează corpul tău și vârsta cronologică, care exprimă cât de vârstă ai. De exemplu, un tânăr care bea cantități mari de alcool ar putea avea un ficat foarte vechi. În mod îngrijorător, un tânăr cu un stil de viață foarte sănătos ar putea avea, de asemenea, un ficat foarte vechi. Încă nu este clar ce factori afectează vârsta biologică și cum.

Însă epigenetica, studiul modului în care factorii de mediu și alegerile stilului de viață ne influențează genele, ajută la aruncarea de lumină suplimentară asupra acestei probleme. În special, „metilarea ADN-ului”, un mecanism utilizat de celule pentru a controla expresia genelor - indiferent dacă (și când) o genă este activată sau dezactivată. Metilarea ADN presupune fixarea unei gene în poziția „oprit” prin adăugarea de grupări metil la o moleculă de ADN. În esență, pe măsură ce îmbătrânim, metilarea ADN-ului modifică funcția genelor fără a schimba secvența ADN-ului subiacent.

Ceasuri epigenetice

„Ceasul epigenetic” este un instrument de previziune a îmbătrânirii biologice și cronologice și de înțelegere a procesului de îmbătrânire. Ceasul mapează activitatea într-un genom în timp, pe baza nivelurilor de metilare a ADN-ului în diferite situri.

Măsurarea nivelului de metilare a ADN-ului în anumite situri de pe genom poate fi utilizată pentru a estima vârsta biologică a unei celule, țesuturi sau organe. Comparând această vârstă cu vârsta cronologică și examinând diferențele, oamenii de știință pot începe să înțeleagă cum funcționează îmbătrânirea. De asemenea, pot identifica factori care influențează viteza procesului și pot găsi legături cu cancerul, obezitatea, boala Alzheimer și multe alte afecțiuni.

Steve Horvath a publicat cel mai cunoscut exemplu de ceas epigenetic într-o lucrare din 2013. El a analizat datele colectate anterior de cercetători care studiaseră metilarea atât în ​​țesutul uman sănătos, cât și în cel bolnav, inclusiv în cancer. Apoi a folosit-o pentru a arăta cum vârsta afectează nivelurile de metilare a ADN-ului de-a lungul vieții. Făcând asta, Horvath a reușit să identifice 353 de markeri care sunt prezenți în tot corpul și care se schimbă odată cu vârsta. Ceasul are o largă aplicabilitate: folosește aceiași markeri, indiferent de sursa de ADN din organism, astfel încât să puteți utiliza probe din orice țesut sau fluid din corp pentru a prezice vârsta biologică, cu o eroare mediană respectabilă de 3,6 ani.

Una dintre întrebările arzătoare despre ceasul epigenetic al lui Horvath este dacă ar fi posibil să se facă modificări subtile componentelor sale moleculare (grupările metilice) și să se observe cum aceste schimbări încetinesc sau accelerează îmbătrânirea. Desigur, un astfel de experiment ar fi imposibil la oameni, atât din motive etice, cât și din motive practice.

Experimentați la șoareci

Pentru a aborda această provocare, echipa noastră de cercetători de la Institutul Babraham și Institutul European de Bioinformatică din Cambridge, Marea Britanie, a propus un nou ceas epigenetic, publicat în Genome Biology - primul astfel de instrument pentru studierea îmbătrânirii la șoareci.

Metodele de calcul și software-ul pentru înțelegerea datelor biologice (bioinformatică) sunt esențiale pentru abordarea acestei întrebări și ne-au permis să creăm un model precis al vârstei biologice. Putem compara predicțiile de la ceasul mouse-ului cu alte ceasuri epigenetice și să tragem concluzii despre cum îmbătrânesc mamiferele. Lucrarea noastră arată că modificările metilării ADN-ului la 329 de situri din genomul șoarecelui pot prezice vârsta acestuia cu o precizie de puțin peste trei săptămâni.

Ne-am validat metoda demonstrând că modificările stilului de viață cunoscute pentru a scurta durata de viață, de exemplu îndepărtarea ovarelor, au accelerat, de fapt, ceasul epigenetic al mouse-ului. O dietă bogată în grăsimi, despre care știm că dăunează sănătății umane, a accelerat și ceasul.

Următorul pas este să ne adâncim în funcționarea interioară a ceasului epigenetic al mouse-ului și să-i modificăm rata de bifare. De exemplu, am putea identifica molecule sau medicamente care modifică ceasul de metilare și apoi le pot modifica prin editarea genomului sau prin tratamentul medicamentos. Acest lucru ar trebui să dezvăluie dacă îmbătrânirea este influențată direct de tiparele de metilare a ADN-ului sau dacă îmbătrânirea este o citire a unei povești scrise deja în genomii noștri.

De asemenea, vom explora noi abordări pentru derularea ceasului îmbătrânit pentru a întineri celulele, țesuturile sau chiar organismele întregi. Așadar, vechea căutare continuă, dar în tărâmurile mai liniștite ale analizei datelor, mai degrabă decât în ​​expedițiile către noi țărmuri. Sperăm într-o zi să ne uităm înapoi la epigenetică ca domeniu care a schimbat jocul și să arate lumina asupra misterului fără vârstă al îmbătrânirii.