Генетические часы определяют «биологический» возраст и предсказывают время смерти

Часы клеточного старения, основанные на активности генов, могут оказаться более чувствительными, чем предыдущие методы измерения.

Точные молекулярные часы, откалиброванные с помощью данных об активности генов тысяч индивидуумов, позволяют предсказать биологическое старение у грызунов, обезьян и людей, а также время до наступления смерти. Эти часы, описанные недавно в журнале Nature, основаны на анализе активности генов в более чем 25 тканях четырех видов: мышей, крыс, обезьян, называемых крабоедными макаками, и людей. Хотя эти часы еще не готовы к медицинскому применению, в конечном итоге они могут стать большим подспорьем для биологов, стремящихся выяснить, какие лекарства или изменения образа жизни могут смягчить многочисленные последствия старения для организма. «Даже если вы хотите провести эксперимент на мышах, проверка продолжительности их жизни занимает очень много времени», — говорит Жоао Педро де Магальяес, биолог, изучающий генетику старения и не участвовавший в данной работе. «Если бы у вас было что-то, что давало бы вам более быструю индикацию того, сработает ли ваше лечение или нет, это было бы очень выгодно».

Возраст обычно измеряется неуклонным течением лет, но "тиканье часов" в клетках человека может "зависать", останавливаться и запускаться заново в зависимости от состояния здоровья и окружающей среды. В последние годы исследователи разработали различные молекулярные часы, которые оценивают биологическое старение — ухудшение состояния организма с течением времени. Эти часы основаны на ряде показателей: составе метаболитов или белков, обнаруживаемых в крови, сканировании мозга или наличии химических групп на ДНК (метилировании), которые могут влиять на активность генов. Последний тип, называемый эпигенетическими часами, как правило, является наиболее точным и широко используется. Однако, по мнению Магальяеса, эпигенетические часы трудно интерпретировать, поскольку о биологических изменениях, приводящих к изменениям в метилировании, известно очень мало. «Мы знаем, что они коррелируют с хронологическим возрастом; мы знаем, что они коррелируют со смертностью, — говорит Магальяес. — Но мы до конца не понимаем, что именно измеряют эти часы».

Чтобы разработать более информативные часы, Вадим Гладышев, исследователь, изучающий старение в Гарвардской медицинской школе и его коллеги решили изучить активность генов, а не химические метки на ДНК. Гены, которые становятся более или менее активными по мере старения человека, могут предоставить информацию о биологических путях и процессах, которые могут играть роль в старении. Поэтому Гладышев и его коллеги разработали новые часы на основе активности генов у 11 000 человек и включили в них данные о грызунах, подвергшихся десяткам генетических, диетических и фармакологических вмешательств, некоторые из которых, как известно, влияют на старение и продолжительность жизни.

Исследователи обнаружили, что многие признаки старения являются общими как для разных тканей одного вида, так и для разных видов. «У людей наблюдаются очень фундаментальные, консервативные изменения, связанные со старением», — говорит соавтор исследования и специалист по вычислительной биологии Александр Тышковский. У людей эти «часы» также позволяли предсказать время смерти от любой причины среди участников крупного исследования, посвященного здоровью сердца.

Важно отметить, что часы ускорялись или замедлялись в ответ на факторы, которые, как известно, влияют на старение и продолжительность жизни, такие как воздействие гамма-излучения, хронические заболевания и соединение кровеносной системы старого животного с кровеносной системой более молодого. Это означает, что новые часы могут быть более чувствительными, чем эпигенетические часы, которые реагируют медленнее и могут не отражать влияние изменений окружающей среды, говорит Тышковский. Однако, как и в случае с другими «часами старения», исследователи пока не знают, являются ли обнаруженные ими изменения причиной старения или лишь его следствием. «Это по-прежнему один из главных вопросов, связанных с этими исследованиями: являются ли эти факторы движущими силами старения или просто его следствием?» — говорит Магальяес. Также неясно, фиксируют ли эти «часы» информацию конкретно о старении или же они отражают широкие изменения в общем состоянии здоровья человека. «Они отражают общий, накопленный уровень биологических повреждений», — поясняет Тышковский.

Прежде чем эти «часы» смогут быть использованы в клинической практике, их необходимо протестировать на различных группах населения и в различных условиях. Такие «часы» предназначены для использования в популяциях и не могут предсказать исход для отдельного человека. Но исследователи, скорее всего, примут этот новый подход, говорит Магальяес. «Это будет ценный инструмент, — говорит он. — Пока что результаты весьма впечатляют».