Studii asupra mecanismelor ce influențează ceasurile biologice ale îmbătrânirii
Cercetările recente au adus o nouă lumină asupra ceasurilor epigenetice, instrumente utilizate pentru a studia îmbătrânirea biologică, dezvăluind variabilitatea în ceea ce acestea măsoară.
Un studiu condus de USC Leonard Davis School of Gerontology, publicat în npj Aging, a evidențiat că cele cinci ceasuri epigenetice cele mai utilizate în prezent măsoară aspecte diferite ale procesului biologic de îmbătrânire. De asemenea, echipa de cercetare a dezvoltat noi ceasuri bazate pe expresia genică, care demonstrează o putere predictivă mai mare în ceea ce privește bolile legate de vârstnicie și mortalitate.
Studiile anterioare au arătat că oamenii îmbătrânesc în ritmuri biologice diferite. De exemplu, o persoană de 70 de ani poate avea o sănătate similară cu a unei persoane mai tinere, în timp ce alta de aceeași vârstă poate fi mult mai fragilă.
În scopul de a măsura aceste diferențe, cercetătorii utilizează ceasuri epigenetice pentru a estima vârsta biologică. Aceste instrumente analizează o modificare chimică numită metilare a ADN-ului, care nu afectează codul genetic, dar influențează activitatea genelor. Modificările chimice deasupra ADN-ului sunt cunoscute sub denumirea de epigenom.
Studiul epigenomului poate prezice mai bine problemele de sănătate și riscul de deces decât vârsta cronologică. Totuși, până recent, cercetătorii nu știau exact ce se întâmplă în interiorul celulelor pentru a face aceste ceasuri epigenetice atât de eficiente.
„Îmbătrânirea nu înseamnă doar numărul de lumânări de pe tortul de ziua de naștere – este vorba și despre ceea ce se întâmplă în interiorul celulelor. Am descoperit că diferitele ceasuri surprind aspecte diferite ale biologiei îmbătrânirii și am dezvoltat noi scoruri de gene pentru îmbătrânirea transcriptomică care completează ceasurile existente și, în unele cazuri, prezic mai bine bolile legate de vârstnicie și mortalitatea”, a declarat T. Em Arpawong, autor principal al studiului.
În cadrul studiului, Arpawong și echipa sa au analizat probe de sânge de la 3.227 de participanți la Health and Retirement Study din Statele Unite. Aceștia au comparat modelele de metilare a ADN-ului cu expresia genică, adică frecvența cu care genele sunt transcrise din ADN în ARN pentru a produce proteine. Totalitatea transcripției care are loc într-o celulă la un moment dat este denumită transcriptom.
Cercetătorii au examinat măsurătorile epigenetice și transcriptomice combinate pentru a compara expresia genică și a identifica căile biologice evidențiate de fiecare dintre cele cinci ceasuri epigenetice. Astfel, au constatat că fiecare ceas de îmbătrânire era asociat cu procese biologice diferite, de la echilibrul energetic și creșterea celulară, până la activarea celulelor imune și semnalizarea inflamației.
Chiar dacă ceasurile pun accent pe căi biologice diferite, au fost identificate mai multe teme comune, inclusiv schimbările la nivelul sistemului imunitar, metabolismului și comunicării între celule – toate caracteristici bine cunoscute ale îmbătrânirii.
Ulterior, cercetătorii au utilizat analiza pentru a crea noi instrumente denumite scoruri de gene pentru îmbătrânirea transcriptomică (TAGS). Această abordare combinată a oferit o imagine mai clară asupra sănătății biologice a unei persoane; în mai multe cazuri, TAGS au prezis rezultatele de sănătate, cum ar fi fragilitatea, viteza de mers, bolile de inimă, diabetul, bolile pulmonare și decesul, mai bine decât ceasurile epigenetice singure.
Aceste descoperiri ar putea ajuta cercetătorii să aleagă cel mai potrivit ceas de îmbătrânire pentru diferite studii. De exemplu, un ceas ar putea fi mai eficient pentru studiul tratamentelor ce vizează sistemul imunitar, în timp ce altul ar putea fi mai indicat pentru testarea terapiilor care îmbunătățesc metabolismul sau încetinesc declinul rezilienței fiziologice.
Studiul contribuie la explicarea biologiei din spatele instrumentelor care devin din ce în ce mai comune în cercetarea îmbătrânirii. Prin corelarea modificărilor de metilare a ADN-ului cu activitatea expresiei genice, senior author Eileen Crimmins a afirmat că cercetarea a adus o mai bună înțelegere asupra „cutiei negre” a ceasurilor biologice de îmbătrânire, apropiind astfel oamenii de știință de utilizarea acestor măsuri pentru a prezice mai bine bolile, a monitoriza îmbătrânirea sănătoasă și, într-o zi, a ghida îngrijirea medicală.
„Prin descoperirea programelor moleculare din spatele acestor biomarkeri, descoperirile noastre îmbunătățesc interpretabilitatea lor și ajută la orientarea utilizării lor în geroscience, epidemiologie și aplicații clinice viitoare”, a adăugat aceasta.
