زمان‌سنج‌های اپی ژنتیک روشی تازه برای اندازه‌گیری سن ابداع می‌کنند

چه‌چیزی علتپیری ما می‌بشود؟ «زمان‌سنج‌های» جدیدی که توسط محققان ساخته شده‌اند امکان پذیر به جواب‌ها پشتیبانی کنند.

روشی تازه برای پیش‌بینی سن بیولوژیکی

محققان بیمارستان بریگهام و زنان، از شکل تازه زمان‌سنج‌های اپی ژنتیک پرده‌برداری کردند. این زمان‌سنج یک مدل یادگیری ماشینی است که برای پیش‌بینی سن بیولوژیکی از ساختار دی‌ان‌ای طراحی شده است.

مدل تازه بین تفاوت‌های ژنتیکی که پیری را کند و سریع می‌کنند، سن بیولوژیکی را پیش‌بینی می‌کند و مداخلات ضد پیری را با دقت زیاد تر برسی می‌کند.

زمان‌سنج‌های قبلی رابطه بین الگوهای متیلاسیون دی‌ان‌ای و ویژگی‌هایی را که ما می‌دانیم با پیری مرتبط می باشند درنظر می‌گرفتند. اما این ویژگی‌ها به ما نمی‌گویند که کدام عوامل علتمی‌بشود بدن فرد سریع تر یا کندتر پیر بشود.

وادیم گلادیشف، نویسنده مقاله و محقق مهم در قسمت ژنتیک او گفت: «ما اولین زمان‌سنج را برای اختلاف بین علت و معلول تشکیل کرده‌ایم. ساعت‌های ما بین تغییراتی که پیری را شدت می‌بخشند و با آن مقابله می‌کنند، برای پیش‌بینی سن بیولوژیکی و برسی اثربخشی مداخلات پیری اختلاف قائل خواهد شد.»

محققان زمان‌ها است که ربط بین متیلاسیون دی‌ان‌ای (تغییرات در ساختار ژنتیکی ما که کارکرد ژن را شکل می‌دهد) و تاثییر آن بر روال پیری را تایید کرده‌اند. به‌طور قابل توجهی، مناطق خاصی از دی‌ان‌ای ما، که به‌گفتن جزایر سی‌پی‌جی شناخته خواهد شد، به شدت با پیری مرتبط می باشند.

درحالی‌که انتخاب‌های سبک زندگی، همانند سیگار کشیدن‌ و رژیم غذایی بر متیلاسیون دی‌ان‌ای تأثیر می‌گذارند، وراثت ژنتیکی ما نیز اثرگذار است و توضیح می‌دهد که چرا افراد با سبک زندگی شبیه امکان پذیر با شدت‌های متغیری پیر شوند.

ساعت‌های اپی ژنتیک حاضر، سن بیولوژیکی (سن واقعی سلول‌های ما) را با منفعت گیری از الگوهای متیلاسیون دی‌ان‌ای پیش‌بینی می‌کنند. با این‌حال، تا بحال هیچ زمان‌سنجی بین تفاوت‌های متیلاسیون که علتپیری بیولوژیکی خواهد شد و آنهایی که فقطً با فرآیند پیری مرتبط می باشند، اختلاف قائل نشده است.

شاخص‌های زمان‌سنج‌ها

آلبرت یینگ، نویسنده اول مقاله، با منفعت گیری از مجموعه داده‌های ژنتیکی بزرگ، یک روش اتفاقی سازی مندلی در سطح اپی ژنوم (EWMR) را بر روی ۲۰۵۰۹ منطقه سی‌پی‌جی که علتایجاد هشت ویژگی مرتبط با پیری می‌بشود، منفعت گیری کرد.

هشت ویژگی مرتبط با پیری شامل طول عمر، حداکثر طول عمر (بقای فراتر از صدک ۹۰)، طول سلامت (سن در زمان ابراز اولین بیماری مرتبط با پیری)، شاخص سستی (معیار ضعف فرد بر پایه تجمع نقایص سلامتی در طول عمر)، سلامت خودارزیابی، و سه شاخص گسترده دیگر که شامل سابقه خانوادگی، حالت اجتماعی-اقتصادی و دیگر عوامل سلامتی است.

با درنظرگیری این صفات و مکان‌های دی‌ان‌ای مرتبط با آن‌ها، یینگ سه مدل به نام‌های CausAge ،DamAge و AdaptAge تشکیل کرد. مدل CausAge زمان‌سنج عمومی است که سن بیولوژیکی را بر پایه عوامل دی‌ان‌ای سببی پیش‌بینی می‌کند. دو مدل دیگر فقط شامل تغییرات مخرب یا محافظتی است.

بعد از آن، نمونه خون ۷۰۳۶ فرد ۱۸ تا ۹۳ ساله از «مطالعات هم‌گروهی Generation Scotland» تجزیه و تحلیل شد و درنهایت مدل‌ها روی داده‌های ۲۶۶۴ نفر آزموده‌ شد.

با این داده‌ها، محققان نقشه‌ای تهیه کردند که مکان‌های سی‌پی‌جی انسان را که علتپیری بیولوژیکی خواهد شد، اشکار می‌کند. این نقشه به محققان اجازه می‌دهد بیومارکرهای مسبب پیری را شناسایی و چگونگی افزایش طول عمر یا تسریع پیری را برسی کنند.

آزمایش مدل‌های زمان‌سنج‌ها

دانشمندان اعتبار زمان‌سنج‌های خود را بر روی داده‌های ۴۶۵۱ فرد که در مطالعات قلب فرامینگهام و پیری هنجاری جمع‌‌آوری شده‌ می بود، آزمایش کردند. آنها دریافتند که DamAge با پیامدهای نامطلوب، از جمله مرگ و میر و AdaptAge با طول عمر مرتبط است. AdaptAge مشخص می کند بیماری‌های مربوط به سن، به خطر مرگ پشتیبانی می‌کند. درحالی‌که تغییرات محافظتی در متیلاسیون DNA امکان پذیر به طول عمر زیاد تر پشتیبانی کند.

آنها سپس توانایی زمان‌سنج‌ها را برای برسی سن بیولوژیکی با برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های بنیادی آزمایش کردند. برنامه‌ریزی مجدد سلول‌های بنیادی، تبدیل سلول‌های اختصاصی همانند سلول‌های پوست، به حالتی جوان‌تر است که در آن می‌توانند به انواع گوناگون سلول‌ها در بدن تبدیل شوند. زمان منفعت گیری از زمان‌سنج‌ها روی سلول‌های تازه تبدیل شده‌، DamAge افت یافت که نشان‌دهنده افت صدمه‌های مربوط به سن در طول برنامه‌ریزی مجدد است. درحالی‌که AdaptAge الگوی خاصی را نشان نداد.

درنهایت، این تیم کارکرد زمان‌سنج‌ خود را در مثالهای بیولوژیکی از بیماران مبتلا به بیماری‌های مزمن گوناگون، از جمله سرطان و سختی خون بالا و این چنین مثالهای صدمه‌دیده از انتخاب‌های بد در سبک زندگی همانند سیگار کشیدن، آزمایش کردند. DamAge در شرایط مرتبط با صدمه‌های مربوط به سن افزایش می‌یابد، درحالی‌که AdaptAge افت می‌یابد و به‌طور موثر سازگاری‌های محافظتی را به‌دست می‌آورد.

گلادیشف او گفت: «پیری فرآیند پیچیده‌ای است و ما تا این مدت نمی‌دانیم چه مداخلاتی علیه آن عمل می‌کند. یافته‌های ما گامی رو به جلو برای تحقیقات سالمندی است و به ما امکان می‌دهد تا سن بیولوژیکی را با دقت بیشتری تعیین کنیم. این چنین بتوانیم توانایی مداخلات تازه برای افزایش طول عمر را اشکار و برسی کنیم.