Геномные биологические часы определяют возраст большинства тканей человека

Если раньше биологические часы связывали со слюной, уровнем гормонов и теломерами, то новое исследование впервые определило, что внутренние часы в состоянии точно оценить возраст различных человеческих органов, тканей и клеток. Неожиданно оказалось, что в некоторых частях тела биологический возраст отличается от хронологического: так, например, ткани молочной железы женщин стареют быстрее остального организма.

«Чтобы бороться со старением, мы должны для начала прийти к объективному способу измерения биологического времени, - считает Стив Хорват (Steve Horvath), профессор генетики человека из Калифорнийского университета. - Моя цель - помочь учёным улучшить понимание факторов, способных ускорить или замедлить старение человека».

Чтобы определить точность биологических часов, Хорват сосредоточился на метилировании - естественном процессе, изменяющем химический состав ДНК. Он изучил 121 набор данных, собранных ранее исследователями, изучавшими метилирование здоровых и раковых тканей человека.

Проанализировав информацию по 8000 образцов из 51 типа тканей и клеток со всего тела, Хорват смог определить, как возраст влияет на уровни метилирования с рождения до 101 года. Он определил, что метилирование работает на 353 участках ДНК, которые изменяются с возрастом.

Для испытания эффективности часов, Хорват сравнивал биологический и хронологический возраст тканей. Он был ошеломлён тем, что в некоторых участках тела часы показывали крайне точные сведения. Например, биологический возраст мозга, сердца, лёгких, печени, почек и хрящей точно соответствовал хронологическому. Но в то же время неожиданно обнаружилось, что ткани груди женщин стареют гораздо быстрее, чем все остальные части тела.

«Здоровые ткани молочной железы примерно на 2-3 года старше, чем остальные части тела женщины, - сказал Хорват. - Если же женщина перенесла рак груди, здоровые ткани, находившиеся в непосредственной близости к опухоли, старше остального организма в среднем на 12 лет».

Эти результаты могут объяснить, почему рак молочной железы - одна из самых распространённых форм опухолей у женщин. Учитывая также, что возраст самой опухолевой ткани в среднем на 36 лет старше здоровых тканей организма, также можно объяснить, почему с возрастом увеличивается риск развития раковых заболеваний у обоих полов. Хорват также изучил плюрипотентные стволовые клетки (клетки взрослого организма, перепрограммированные в стволовые, способные в ходе деления создать новый орган или ткань). Исследование показало, что процесс трансформации клеток человека в плюрипотентные стволовые клетки способен сбросить биологический счётчик возраста клеток на ноль.

Наконец, Хорват обнаружил, что скорость часов непостоянна: она может ускоряться или замедляться в зависимости от возраста человека. Они идут быстрее в период с рождения до достижения подросткового возраста, затем постепенно замедляются и стабилизируется по достижению человеком возраста в 20 лет.

Если принять во внимание, что счётчик можно обнулить, то выходит, что теоретически учёные могут управлять скоростью хода биологических часов.

«Большой вопрос, является ли ход биологических часов контролируемым процессом, приводящим к старению, - говорит автор исследования. - Если это окажется правдой, что станет возможным разработать новые терапевтические способы поддержания вечной молодости организма».

Ещё одно любопытное открытие было сделано в рамках данной работы: клетки детей, страдающих прогерией (генетическим заболеванием, вызывающим преждевременное старение), выглядят нормальными и отображают их истинный хронологический возраст.

В следующих исследованиях Хорват планирует изучить вопрос возможного замедления или даже остановки подобных часов. Также планируется выяснить, имеются ли подобные часы у других биологических видов, например, мышей.

Работа была опубликована в журнале Genome Biology.