Возраст человека можно определить по метилированию его ДНК

На старение организма указывает появление морщин и седых волос, но эти признаки не позволяют точно определить возраст человека. Результаты нового исследования американских ученых показали, что путем оценки степени метилирования ДНК – химических меток, модифицирующих последовательность нуклеотидов – можно довольно точно определить возраст различных тканей и клеток в организме. Кроме того, исследование паттерна метилирования поможет понять причины, обусловливающие ускоренное старение определенных тканей, а также установить, почему некоторые ткани в большей степени предрасположены к развитию рака.

Стив Горват (Steve Horvath), специалист в области биоинформатики из Университета Калифорнии в Лос-Анжелесе (University of California, США), и его команда в последние годы сосредоточили свое внимание на исследовании областей ДНК, в которых по мере старения человека накапливается большое количество метильных групп. Эти модификации последовательности ДНК заключаются в присоединении метильной группы к цитозину и связаны с подавлением экспрессии гена.

Горват установил, как степень метилирования ДНК в тканях человека изменяется от момента его рождения до достижения им 101 года. Ученый также продемонстрировал, что определение этого показателя является практически идеальным предиктором возраста незлокачественных клеток.

Чтобы создать своего рода часы, определяющие возраст клеток по степени метилирования ДНК, Горват собрал данные, полученные при анализе 8 тыс. образцов из 82 общедоступных баз данных метилирования ДНК. Образцы, представляющие собой фрагменты тканей и клетки человека, включая клетки иммунной системы, костного мозга и важнейших органов, например, почек и печени, были получены от 51 здорового донора. Горват также применил новый метод во время изучения 6 тыс. образцов раковых тканей. Он сосредоточил свои исследования на 353 эпигенетических маркерах: в некоторых случаях степень метилирования увеличивалась с возрастом пациента, в других случаях – уменьшалась. Некоторые из образцов были использованы для создания «часов», а другая часть – для оценки их точности.

Результаты исследований показали, что с помощью химических «часов» можно определить возраст тканей и клеток организма с точностью до нескольких лет. Они также могут определить возраст очень молодого организма, в частности, Горват продемонстрировал эффективность применения «часов» при исследовании образцов, полученных от новорожденных детей. Отрицательные значения были получены при изучении пренатальных тканей и плюрипотентных стволовых клеток.

Результаты исследования также показали, что паттерн метилирования ДНК в клетках молочных желез женщин был на 2-3 года «старше», чем в клетках других тканей. В образцах тканей, полученных от женщин с раком молочной железы, возраст здоровых тканей, располагающихся рядом с патологическими, «выглядел» на 12 лет старше возраста других тканей в организме. По данным Горвата, ткани, полученные из 20 образцов различных опухолей, выглядели в среднем на 36 лет старше, чем здоровые ткани.

«Старение является главной проблемой здоровья, но не существует объективных методов измерения возраста, кроме сведений о дате рождения», - говорит Дэррил Шибата (Darryl Shibata), патолог из университета Южной Калифорнии в Лос-Анжелесе (University of Southern California, США). По его мнению, благодаря подобным исследованиям можно повысить точность исследований, направленных на изучения процесса старения человека.

Горват также разработал компьютерную программу, которая помогает использовать созданные им химические «часы» для определения возраста образцов тканей. Он надеется, что полученные данные помогут создать методы лечения, помогающие замедлить ход биологических часов человека или заново их запустить.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Genome Biology [1].

Результаты исследования метилирования ДНК свидетельствует о том, что раковая ткань стареет быстрее, чем здоровая. (фото: STEVE HORVATH)

Оригинальная статья: Nature doi:10.1038/nature.2013.13981

По материалам NatureNews

Литература:
1. Horvath, S. Genome Biol. 14, R115 (2013).