Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего опубликовали результаты, которые проливают новый свет на старый вопрос: что вызывает старение на молекулярном уровне? Их выводы, опубликованные в Nature Aging , описывают невиданную ранее связь между двумя наиболее общепринятыми объяснениями: случайными генетическими мутациями и предсказуемыми эпигенетическими модификациями. Последняя, также известная как теория эпигенетических часов, широко используется учеными в качестве последовательной количественной меры биологического старения.
Однако новое исследование предполагает, что этот процесс может быть не таким уж простым.
«Крупные исследовательские институты и компании делают ставку на поворот эпигенетических часов вспять как на стратегию обращения вспять эффектов старения, но наше исследование показывает, что это может быть лишь лечением симптома старения, а не его основной причины», — сказал соавтор Трей Айдекер, доктор философии, профессор Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего и Инженерной школы Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего.
«Если мутации действительно ответственны за наблюдаемые эпигенетические изменения, этот факт может в корне изменить наш подход к борьбе со старением в будущем».
Существуют две преобладающие теории о связи между старением и ДНК. Теория соматических мутаций предполагает, что старение вызвано накоплением мутаций, постоянных изменений в последовательности нашей ДНК, которые происходят случайным образом. Теория эпигенетических часов предполагает, что старение происходит из-за накопления эпигенетических модификаций, незначительных изменений в химической структуре ДНК, которые не изменяют основную последовательность, но вместо этого изменяют, какие гены включены или выключены. В отличие от мутаций, эпигенетические модификации также могут быть обращены вспять в некоторых случаях.
Поскольку эпигенетические модификации происходят только в определенных местах нашего генома, а не в случайных местах, их легче количественно оценить, и они стали для ученых надежным способом определения «биологического возраста» клеток. Однако ученые давно задавались вопросом об источнике этих эпигенетических изменений.
Чтобы ответить на этот фундаментальный вопрос, исследователи проанализировали данные 9331 пациента, каталогизированные в Cancer Genome Atlas и Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes. Сравнивая генетические мутации с эпигенетическими модификациями , они обнаружили, что мутации предсказуемо коррелируют с изменениями в метилировании ДНК, одном из типов эпигенетических модификаций.
Они обнаружили, что одна мутация может вызвать каскад эпигенетических изменений по всему геному, а не только там, где произошла мутация. Используя эту связь, исследователи смогли сделать схожие прогнозы возраста, используя либо мутации, либо эпигенетические изменения.
«Эпигенетические часы существуют уже много лет, но мы только сейчас начинаем отвечать на вопрос, почему эпигенетические часы вообще тикают», — сказал первый автор Зейн Кох, кандидат наук в области биоинформатики в Калифорнийском университете в Сан-Диего. «Наше исследование впервые демонстрирует, что эпигенетические изменения сложным и предсказуемым образом связаны со случайными генетическими мутациями».
Авторы исследования отмечают, что необходимы дальнейшие исследования для полного понимания взаимосвязи между соматическими мутациями и эпигенетическими изменениями при старении. Однако результаты исследования представляют собой крупный прорыв в нашем понимании процесса старения и имеют важные последствия для разработки новых методов лечения, направленных на предотвращение или обращение вспять старения.
«Если соматические мутации являются фундаментальной движущей силой старения, а эпигенетические изменения просто отслеживают этот процесс, то обратить вспять старение будет гораздо сложнее, чем мы думали ранее», — добавил соавтор Стивен Каммингс, доктор медицины, исполнительный директор Координационного центра Сан-Франциско при Калифорнийском университете в Сан-Франциско и старший научный сотрудник Научно-исследовательского института Калифорнийского тихоокеанского медицинского центра при Sutter Health.
«Это смещает наше внимание с рассмотрения старения как запрограммированного процесса на процесс, на который в значительной степени влияют случайные, кумулятивные изменения с течением времени».
