从90岁的踢踏舞到努力奔跑的40岁,我们都知道人们的年龄似乎年轻得惊人。 科学家认为,可以区分两种年龄:生物学年龄(衡量身体机能的好坏程度)和年龄(即年龄)。
表观遗传学是环境因素如何影响我们的基因的科学,它是一种了解两者之间的联系的有前途的方法-通常与衰老有关。
DNA甲基化是细胞用来控制基因表达的机制-无论是(何时)打开或关闭基因。 这在细胞和组织之间是不同的,并且已经显示随着年龄的增长而逐渐变化。 因此,甲基化水平可以帮助确定组织年龄。
通过绘制年龄如何影响一生中DNA甲基化水平的图表,科学家创造了一个表观遗传钟。 这是一种基于数百种表观遗传标记从DNA甲基化样本确定生物学年龄的广泛使用的方法。 但是我们的新研究 发表于基因组生物学,表明该方法不如先前想像的那样可靠。
时钟最常用的版本是 最初开发的 从一系列不同组织类型中获取的大量数据中。
当组织样本来自匿名捐赠者时,表观遗传钟使研究人员能够估算出它们的年代年龄,即为数年或数年。 通过关注生物学年龄,有人提出表观遗传时钟反映了我们的“真实”细胞年龄。 这可能会因我们的健康或居住环境而改变。
许多研究已经探索 年龄加速 –疾病或环境如何加速我们的时钟,甚至与死亡风险有何关系。 从本质上讲,这将计算一组人的时间年龄和生物学年龄之间的差异。 然后,您将采用这种差异并测试其是否与患有某种疾病的人的特征相关。
这可能使研究人员可以研究发育变化,累积的环境影响和细胞老化。 但围绕它也有炒作,包括 昂贵的消费者测试产品.
更了解我们的身体如何老化以及将来我们可能会停止的诱人可能性, 甚至逆转过程,使表观遗传时钟引起极大兴趣。 也许我们可以开发药物来减慢这一过程。
事实上,最近 有趣但非常初步的发现 止 史蒂文·霍瓦斯是位于加利福尼亚大学洛杉矶分校的人类遗传学教授,他开发了 表观时钟概念,表明有可能。 但是许多研究人员仍然持怀疑态度。
丢失的信息
重要的是要记住,没有证据表明表观遗传时钟中使用的DNA甲基化变化仅仅是衰老的副产品。 实际上,它们可能无法确定我们的年龄。
用于开发时钟模型的原始样本主要来自年轻人,其中不包括许多老年人。 鉴于我们已经知道随着年龄的增长会发生生物学变化,我们想测试时钟的准确性,尤其是在年龄范围较老的年龄段。
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年龄加速研究必须考虑到这一点,否则它们可能会被与DNA甲基化有关的任何与年龄相关的现象所愚弄。
通过查看两项大型研究的老年人数据,一项研究在大约90个老年死后大脑中进行,而另一项研究则在将近1,200个各个年龄段的人的血液中进行,我们可以将两种表观遗传时钟模型与我们的DNA甲基化结果进行比较。
我们对时钟性能的分析表明,表观遗传年龄在整个生命中并没有稳定的步伐,并且在不同组织中的表现也不同。 相反,随着年龄的增长,时钟会变慢,尤其是随着年龄的增长。
我们发现明显的证据表明,一旦人们超过60岁,表观遗传时钟就会系统地低估人们的年龄。目前,我们不知道为什么DNA甲基化变化会以这种方式减慢速度,或者是什么机制在它后面。
我们已经知道,DNA甲基化变化在整个生命周期中不是线性的。 例如,时钟已经更新,可以说明儿童和青少年时期发生的重大变化。 现在有了可用的数据量,针对特定组织和年龄范围的更详细,更准确的时钟成为可能。
如果我们能够消除DNA甲基化与按年代划分的年龄之间的差异,那么年龄加速的真正含义是什么? 如果身体的不同部位不同,这可能与某些中央衰老机制有关吗?
最终,我们的工作表明,研究人员在使用表观遗传钟估算老年人时需要格外小心。 年龄加速确实确实是与年龄相关的,在解释任何年龄加速关联时应格外小心。 例如,我们表明阿尔茨海默氏病似乎在加速年龄增长,但这被证明是由于时钟变慢和阿尔茨海默氏病是进行性疾病而引起的统计学错觉。
表观遗传时钟对于研究人员是有用的工具,但是鉴于时钟所基于的DNA甲基化谱图的性质有限,因此将其以面值计可能会产生误导性的结果。
作者简介
伦纳德·沙克维克(Leonard Schalkwyk),人类遗传学教授, 埃塞克斯大学 表观遗传学教授乔纳森·米尔(Jonathan Mill) 埃克塞特大学
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