Znanstvenici su razvili novi biološki sat temeljen na aktivnosti gena koji točno procjenjuje biološku dob i rizik od smrtnosti te otkriva pokazatelje kroničnih bolesti. Iako ovaj alat ne može točno predvidjeti kada će netko umrijeti, pokazao se vrlo uspješnim u procjeni u kojoj se fazi života nalazi osoba ili životinja, kaže Znanstvena uzbuna.
Prema istraživačkom timu, algoritam temeljen na biomarkerima bit će koristan za analizu stopa biološkog starenja kod različitih vrsta, uključujući ljude, te za razumijevanje kada se proces ubrzava ili usporava.
Novi pristup mjerenju starenja
Trenutačni alati za procjenu biološkog starenja, takozvani epigenetski satovi, prate kemijske oznake na DNK koje se nakupljaju s godinama, ali nisu uvijek potpuno pouzdani. Novi sat je transkriptomičan, što znači da analizira molekule RNA koje nose genetske upute za stvaranje proteina.
Na taj se način utvrđuje koji su geni aktivni, a koji neaktivni, a kako se njihova aktivnost mijenja tijekom godina, ti podaci mogu poslužiti kao pokazatelj procesa starenja.
Istraživanje četiri vrste sisavaca
Jedna od ključnih inovacija ovog istraživanja je činjenica da su znanstvenici prikupili velik skup podataka za četiri vrste – miševe, štakore, makakije i ljude – te usporedili procese starenja kod životinja i različitih dijelova tijela.
– Starenje i vanjski utjecaji utječu na zdravlje i smrtnost, ali osnovni molekularni mehanizmi tih procesa još uvijek nisu dovoljno razjašnjeni – navode istraživači u svom radu.
– Razvili smo transkriptomske satove za kronološku dob i rizik od smrtnosti za više vrsta i tkiva, na temelju više od 11.000 uzoraka četiriju vrsta sisavaca. Time smo odgovorili na potrebu za biomarkerima starenja koji se mogu primijeniti na različite organe i vrste, a ujedno odražavaju zdravstveno stanje organizma – navodi se.
Što geni otkrivaju o starenju?
Istraživački tim otkrio je da su geni povezani sa zdravom diobom stanica i zacjeljivanjem rana pokazatelji sporijeg molekularnog starenja. S druge strane, geni povezani sa staničnim odumiranjem i upalnim procesima ukazuju na brže starenje i veću biološku starost.
Novi molekularni sat, prilagođen ovim nalazima, pokazao se vrlo točnim u procjeni sporijeg ili ubrzanog biološkog starenja, kao i rizika od smrtnosti. U uzorcima ljudske krvi procijenio je rizik smrtnosti jednako uspješno kao i najbolji postojeći epigenetski satovi.
Osim toga, identificirao je poznate čimbenike koji pridonose starenju, poput kroničnih bolesti, u životinjskim modelima i uzorcima tkiva ljudskih pacijenata.
Iznenađujuća sličnost između vrsta
Znanstvenike je iznenadila činjenica da su genetski pokazatelji starenja vrlo slični kod sve četiri promatrane vrste. Ta je dosljednost također potvrđena u različitim vrstama stanica, uključujući mišićne i krvne stanice.
– Isti geni povezani su sa starenjem, primjerice, u jetri i srcu štakora i ljudi – rekao je za Scientific American glavni autor studije, bioinformatičar Alexander Tyshkovskiy s Harvard Medical School.
– Iako stanice imaju potpuno različite funkcije i podrijetlo, još uvijek dijele iste biomarkere povezane sa starenjem – rekao je.
Uzrok, posljedica ili prilagodba?
Ove zajedničke značajke sugeriraju da biomarkeri mogu predstavljati stvarne pokazatelje starenja, iako još nije jasno doprinose li samom procesu starenja ili su njegova posljedica.
– Odavno je poznato da se s godinama povećava aktivnost gena koji štite stanice od stresa i reagiraju na njega, što više ukazuje na prilagodbu nego na uzrok starenja – napisao je u komentaru studije molekularni biolog João Pedro de Magalhães sa Sveučilišta u Birminghamu.
– Zbog toga ostaje nejasno pokreću li transkriptomski indikatori starenje, nastaju li kao njegova posljedica ili predstavljaju kompenzacijske mehanizme – rekao je.
Moguća primjena novog alata
Iako ne možemo izravno utjecati na većinu procesa starenja, određeni čimbenici poput prehrane, bolesti ili zagađenja mogu ubrzati ili usporiti naše biološke satove. Novi analitički alat mogao bi biti osobito koristan za ispitivanje učinaka različitih intervencija.
Moglo bi se koristiti za praćenje kako promjene u životnim navikama ili lijekovi utječu na biološko starenje, bez potrebe za dugotrajnim kliničkim ispitivanjima. No, važno je naglasiti da se radi o alatu za procjenu koji u mnogim slučajevima ne bi zamijenio klasično testiranje, već bi služio za ranu procjenu učinaka.
Znanstvenike čeka još puno posla na razvoju ove tehnike, uključujući dodatna testiranja na raznolikijim ljudskim populacijama i preciznije definiranje mjerenja starenja. Ipak, čini se da bi ovo moglo postati važan alat u istraživanju procesa starenja.
Istraživači vjeruju da su otkrili zajedničke obrasce biološkog starenja u različitim vrstama i tkivima.
– Ova studija otkriva očuvane obrasce i modularnu arhitekturu regulacije mortaliteta, pružajući okvir za kvantificiranje i ciljanje starenja staničnih podsustava u različitim vrstama i tkivima – zaključuju autori rada objavljenog u časopisu Nature.