Naukowcy z Weill Cornell Medicine i firmy epigenetycznej TruDiagnostic odkryli markery DNA związane z retroelementami, pozostałościami starożytnego materiału genetycznego wirusa, w naszych genach, które działają jak bardzo dokładne zegary epigenetyczne przewidujące wiek chronologiczny. Wyniki potwierdzają hipotezę, że pewne retroelementy w ludzkim genomie mogą być zaangażowane w starzenie się.

Wiadomo, że retroelementy wpływają na regulację genów, ekspresję genów, stabilność genomu i przebieg różnych chorób u ludzi, ale ich potencjał jako biomarkerów starzenia się nie został dotychczas w pełni zbadany.

Ten badanieopublikowany 2 sierpnia w Aging Cell, doszedł do wniosku, że te zegary retroelementów osadzone w ludzkim genomie wychwytują unikalne sygnały starzenia, których wcześniej nie rozpoznawały inne zegary mierzące wiek chronologiczny. Większość zegarów starzenia szacuje wiek biologiczny osoby na podstawie wzorców markerów epigenetycznych – chemicznych znaczników zwanych grupami metylowymi, które są przyłączone do DNA i wpływają na ekspresję genów. Wzór metylacji retroelementów wydaje się zmieniać wraz z wiekiem, powodując, że niektóre geny stają się bardziej aktywne – co może prowadzić do niestabilności genomicznej, stanu zapalnego i chorób związanych z wiekiem.

Starzenie się to złożony proces, na który wpływają czynniki genetyczne, środowiskowe i epigenetyczne, a naukowcy poszukują wiarygodnych markerów, które mogą przewidywać wiek biologiczny – migawkę wieku osoby na poziomie biochemicznym, która wpływa na zdrowie i ogólne samopoczucie. Z drugiej strony wiek chronologiczny oznacza liczbę lat, które dana osoba przeżyła. W zależności od osoby te dwa czynniki mogą nie być ze sobą powiązane.

Naukowcy wykorzystali model uczenia maszynowego TruDiagnostic do analizy danych epigenetycznych pochodzących od 12 670 osób w wieku od 12 do 100 lat. Wykorzystując uzyskane wzorce metylacji DNA retroelementów, w szczególności ludzkiego endogennego retrowirusa (HERV) i długiego rozproszonego elementu jądrowego (LINEs), opracowali złożony zegar retroelement-Wiek nazwany „Retro-Wiek”.

„Dzięki Retro-Age mamy teraz lepszy wgląd i świeżą perspektywę w proces starzenia, a także potencjalnie potężne narzędzie do przewidywania wieku biologicznego” – powiedział pierwszy autor Dr Lishomwa Ndhlovuprofesor medycyny im. Herberta J. i Ann L. Siegel oraz profesor immunologii w medycynie w Oddziale Chorób Zakaźnych w Weill Cornell Medicine.

Naukowcy odkryli, że zegar Retro-Age pozostał dokładny podczas testowania różnych tkanek ludzkich, uzupełniał istniejące zegary epigenetyczne, a nawet rozszerzał się na inne gatunki ssaków. Ich odkrycia wskazują na możliwość, że aktywność retroelementów może być fundamentalnym aspektem starzenia się u różnych gatunków.

Naukowcy odkryli również, że zaobserwowane przez nich wzorce metylacji DNA nie tylko przewidywały wiek, ale także reagowały na czynniki zewnętrzne, takie jak terapia antyretrowirusowa stosowana przez osoby żyjące z HIV. Zakażenie HIV przyspiesza starzenie się epigenetyczne, podczas gdy terapia antyretrowirusowa wydaje się w pewnym stopniu odwracać zegar. Sugeruje to, że aktywność retroelementów jest uwarunkowana zarówno infekcją, jak i jej leczeniem, wpływając na biologiczny proces starzenia się u osób żyjących z HIV.

„Reaktywacja określonych retroelementów zwiększa się wraz z wiekiem, co potencjalnie prowadzi do biologicznych cech starzenia, takich jak stan zapalny, starzenie się komórek i niestabilność genomowa” – powiedział autor korespondencyjny Michał Corleyadiunkt immunologii w medycynie w Division of Infectious Diseases at Weill Cornell Medicine. „Nasze odkrycia wskazują, że zegary retroelementowe wychwytują wcześniej niewykryte aspekty biologicznego starzenia się i mogą otworzyć drzwi do przyszłych metod leczenia tych i innych schorzeń związanych z wiekiem”.

Monitorowanie aktywności retroelementów może pomóc w śledzeniu skuteczności terapii przeciwstarzeniowych, wyników zdrowotnych u osób starszych oraz wpływu zmian stylu życia na starzenie się biologiczne – twierdzą naukowcy.

Ndhlovu i Corley planują zbadać nowe metody leczenia lub interwencje terapeutyczne w przypadku chorób związanych z wiekiem, ukierunkowane na stany epigenetyczne określonych retroelementów w ludzkim genomie. Podejście to, jak zauważyli, może ostatecznie odwrócić lub złagodzić biologiczne skutki starzenia się, poprawiając stan zdrowia i długość życia jednostki.

Wielu lekarzy i naukowców Weill Cornell Medicine utrzymuje relacje i współpracuje z organizacjami zewnętrznymi, aby wspierać innowacje naukowe i zapewniać fachowe doradztwo. Instytucja upublicznia te informacje, aby zapewnić przejrzystość. Aby uzyskać te informacje, zapoznaj się z profilami Dr Lishomwa Ndhlovu I Dr Michael Corley.

Badania opisane w tym artykule zostały sfinansowane przez Narodowe Instytuty Zdrowia.

Jennifer Long jest niezależną autorką tekstów dla Weill Cornell Medicine.