Epigenētiskais tests

Cik man patiesībā gadu

Atklājiet savu īsto vecumu | Tests sniedz informāciju par jūsu bioloģisko vecumu.

Katra cilvēka novecošanās process ir individuāls un atkarīgs no dažādiem faktoriem, piemēram, diētas, fiziskās aktivitātes, ieradumiem un stresa līmeņa. Patentētā testa procedūra izmanto metilēšanas marķierus uz jūsu DNS, lai noteiktu jūsu faktisko epigenētisko vecumu. Kad šī bāzes vērtība ir noteikta, jūs varat pārbaudīt savu dzīvesveidu. Tā kā metilēšanas marķieri jūsu DNS principā ir atgriezeniski, t.i., atgriezeniski.

Tātad jūsu vecums ir jūsu pašu rokās.

Zinātniskais pamatojums

Novecošana ir problēma, kas skar ikvienu. Galu galā šis process ir neizbēgams daudziem organismiem, ar kuriem mēs sastopamies – arī mums pašiem. Zinātnieki ir pētījuši mehānismus, kas izraisa mūsu novecošanos. Novecošana ir sarežģīts bioloģisks process, un dažreiz cilvēki var novecot paātrinātā vai palēninātā tempā, salīdzinot ar faktisko nodzīvoto gadu skaitu. Tas nozīmē, ka viņu bioloģiskais vecums atšķiras no hronoloģiskā vecuma. Zinātniekus ļoti interesē bioloģiskā vecuma aprēķināšana, jo tā var atklāt izmaiņas, kas organismā notiek dzīves laikā. Viena no pieejām šim "slēptā vecuma aprēķinam" ir izmantot mūsu ģenētisko materiālu, DNS. Šo pieeju pirms vairākiem gadiem izstrādāja profesors Stīvs Horvāts ieteikts.

Viena no populārākajām novecošanas teorijām ir būtisku bojājumu uzkrāšanās šūnu makromolekulās, īpaši olbaltumvielās un nukleīnskābēs. Tam ir daudz seku šūnām un visam ķermenim. Dažādu makromolekulu molekulārie bojājumi ir saistīti. DNS bojājumu rezultātā var rasties kļūdaini olbaltumvielas, un pēdējie var izraisīt traucējumus DNS labošanā, kas palielina DNS kļūdu skaitu un ietekmē gēnu darbību. Vēl viens vecuma simptoms ir hromosomu garuma samazināšanās. Nesen tika atzīmētas vēl vienas būtiskas izmaiņas. Olbaltumvielas, kas palīdz noturēt DNS hromosomā, ko sauc par histoniem, mainās arī ar vecumu.

Mūsu šūnu hromosomas ir sakārtotas hromatīnā. Hromatīns būtībā ir DNS, kas cieši aptīta ap proteīnu blokiem, veidojot tā saukto "krelles uz auklas" struktūru. Molekulārie savienojumi starp hromosomu proteīniem un DNS ir ļoti svarīgi normālai šūnas darbībai. Ja proteīni un DNS ir ļoti cieši saistīti, citi proteīni nevar “nolasīt” informāciju konkrētajā hromosomas reģionā. Gēni, kas atrodas šajos reģionos, kļūst klusi un netiek izmantoti olbaltumvielu ražošanai. Kad proteīni un DNS ir brīvi saistīti, informācija ir daudz pieejamāka. Citas olbaltumvielas var nonākt tur un pārrakstīt gēna kopiju uz citu nukleīnskābi - RNS -, ko savukārt izmanto jaunu proteīnu ražošanai.

Saišu stiprumu starp histoniem un DNS regulē mehānismi, kurus zinātnieki sauc par "epiģenētiskiem" - būtībā mehānismiem, kas atrodas "virs gēniem". Ir vairāki veidi, kā iejaukties hromosomu struktūrā, izmantojot šos mehānismus. Viena no stratēģijām, ko šūna izmanto, lai kontrolētu DNS pieejamību hromatīnā, tiek saukta par DNS metilēšanu. Šis ir process, kurā metilgrupa CH3 tiek pievienota vienai no DNS bāzēm, ko sauc par citozīnu, iezīmējot šo DNS reģionu. Metilgrupas pievienošana nukleotīdam ir viena no visizplatītākajām epiģenētiskajām pazīmēm.

Ļoti bieži citozīniem, kas atrodas netālu no citas bāzes – guanīna, tiek pievienotas epiģenētiskās zīmes. Apgabalus, kuros ir daudz citozīna-guanīna pāru, sauc par CpG salām. CpG salas ir īpaši daudz DNS apgabalos, ko sauc par promotoriem. Promoteri ir proteīnu nolaišanās vietas, kas sāk gēnu “lasīšanu”, lai ražotu gēnu kodētās olbaltumvielas.

Ir konstatēts, ka ar noteiktām CpG salām piesaistīto metilgrupu skaits palielinās līdz ar organisma vecumu, savukārt citas DNS zonas laika gaitā var zaudēt metilēšanu. Šis fakts ir norādījis uz iespēju, ka CpG saliņu metilēšana ir tieši saistīta ar vecumu.

Pamatojoties uz šo pieņēmumu, Stīvs Horvāts, Kalifornijas Universitātes, Losandželosas universitātes profesors, kurš specializējas cilvēku ģenētikā un biostatistikā, nolēma izstrādāt epigenētiskā vecuma kalkulatoru, pamatojoties uz CpG saliņu metilēšanas ātrumu.

Lai attīstītu savu datoru, Horvāts savāca virkni datu kopu, kas satur informāciju par metilāciju šūnās no dažādiem ķermeņa audiem. Viņš izmantoja gan brīvi pieejamos datus interneta datu bāzēs, gan īpašas datu kopas, kuras pētnieki viņam darīja pieejamus. Kopumā bija 82 pilni informācijas komplekti, kas kopā veidoja 51 šūnu tipu. Analīze ietvēra šādas šūnu grupas:

Asins šūnas (gan sarkanās, gan baltās asins šūnas)
Šūnas, kas ņemtas no dažādām smadzeņu zonām
Krūts audu šūnas
Šūnas no vaiga iekšpuses (sauktas par vaigu šūnām)
Šūnas no zarnām

Skrimšļa šūnas
Šūnas no dziļākiem ādas slāņiem (dermas šūnas)
Šūnas no ādas augšējā slāņa (epidermas)
Šūnas no kuņģa
Šūnas no galvas un kakla zonas
Šūnas no sirds
Šūnas no nierēm
Aknu šūnas
Plaušu šūnas
Šūnas no kaulu smadzenēm
Siekalu paraugi
Šūnas no taukaudiem
Šūnas no dzemdes gļotādas
Spermas šūnas
Šūnas, kas veido asinsvadus
Muskuļu audi

Horvath arī analizēja 20 paraugus no audzējiem un vēža šūnu līnijām, lai salīdzinātu veselīgu šūnu un vēža šūnu epigenētisko vecumu.

Pētnieks izmantoja matemātisko un statistisko analīzi, lai izvēlētos gēnus, kurus visvairāk ietekmēja novecošana. Viņa pieeja ļāva viņam atrast 353 CpG, kas pastāvīgi mainījās ar vecumu. Bija 193 CpG, kas bija vairāk metilēti, pieaugot vecumam, savukārt 160 CpG vecākiem cilvēkiem bija mazāk epigenētisko marķējumu nekā gados jaunākiem cilvēkiem. Horvāts arī atklāja, ka gēni, kas ar vecumu ieguva vairāk metilgrupu, bija tuvu gēniem, kurus kontrolēja polikombu olbaltumvielas, kas ir atbildīgi par gēnu aktivitātes un hromatīna stāvokļa regulēšanu.

Jaunizveidotais epigenētiskais pulkstenis izrādījās uzticams. Saskaņā ar analīzi jaunā embrija attīstības procesa sākumā pulkstenis tika iestatīts uz "nulli". Pieaugot jaunajam indivīdam, auga arī pulkstenis, un starpība starp hronoloģisko vecumu (cilvēka nodzīvoto gadu skaitu) un vecumu, kas aprēķināts pēc epigenētiskā pulksteņa, bija ne vairāk kā 3 gadi. Epigenētiskās vai DNSm vecuma prognozes bija precīzas lielākajai daļai audu, izņemot krūts audus, dzemdes audus, muskuļu audus un ādas šūnas. Arī DNSm vecuma aprēķinu rezultāti, kas iegūti no dažādiem audiem no vienas personas, bija līdzīgi.

Papildu pierādījumi par DNSm vecuma aprēķina precizitāti tika sniegti, analizējot šūnas, kas iegūtas no pacientiem ar progeria - sindromu, kurā pacienti bērnībā ātri noveco. Šo šūnu epigenētiskais vecums bija ievērojami lielāks nekā faktiskais pacientu vecums.

Kad pētnieks pārbaudīja vēža šūnas, viņš vispirms atklāja, ka vēža epigenētiskais vecums bija ievērojami lielāks nekā faktiskais šūnas vecums. Vēlāk viņš atklāja, ka ir kļūdījies aprēķinos. Kā minēts iepriekš, tika pārbaudīti 20 vēža šūnu veidi. Starp tiem 6 vēža šūnu tipiem bija vecāks epigenētiskais vecums (tas nozīmē, ka viņu vecums ir paātrinājies). Krūts vēzis ir viens no vēža veidiem, kurā notiek šī paātrināšanās. Pārējo 14 vēža paraugu epigenētiskais vecums bija mazāks - tie izskatījās jaunāki, nekā gaidīts. Tas atšķīrās no sākotnējiem apgalvojumiem, ka visām vēža šūnām bija vecāks par parasto epigenētiskais vecums.

Ir zināms, ka vēža šūnās ir vairāki DNS defekti - tā sauktās mutācijas. Vēža šūnās, kas bija piesārņotas ar mutācijām, epigenētiskais vecums bija lielāks. Interesanti bija arī tas, ka vēža šūnām, kurām bija mutācijas gēnā, ko sauc par p53, epigenētiskais vecums bija mazāks nekā šūnām, kurām nebija šī gēna defektu. Šim gēnam ir svarīga loma gan normālā šūnu attīstībā, gan vēzī, tāpēc ir ļoti interesanti, ka tas ietekmē arī vēža šūnas epigenētisko vecumu.

Bija vēl virkne interesantu faktu, kurus atklāja Horvāta pētījumi. Piemēram, viņš atklāja, ka epigenetisko vecumu šimpanzēs var aprēķināt ar līdzīgu precizitāti. Šis fakts mudina mūs ticēt, ka šimpanzes ir visciešākās cilvēku sugas.

Vēl viens interesants atklājums attiecas uz tā sauktajām cilmes šūnām. Cilmes šūnas ir īpašas šūnas, kuru liktenis nav noteikts. Atkarībā no vides tie potenciāli var kļūt par jebkura veida šūnām. Pēdējos gados pētnieki ir iemācījušies pārvērst "profesionālas" vai galīgi diferencētas ķermeņa šūnas nediferencētās cilmes šūnās - šīs šūnas sauc par inducētajām pluripotentajām šūnām, iPSC. Horvats atklāja, ka gan cilmes šūnām, gan iPSC epiģenētiskais vecums ir nulle. Viņš arī atklāja, ka šūnu epiģenētiskais vecums palielinās, kad šūnu kultūras tiek pārnestas uz citu barotni, ko sauc par pasāžu.

Ģenētiķis ir arī ierosinājis paskaidrojumu, kāpēc DNS metilēšana ir tik cieši saistīta ar mūsu vecumu. Viņš secināja, ka mainīgie metilēšanas ātrumi atspoguļo tā sauktās epigenētiskās uzturēšanas sistēmas (EMS) darbu. Šī sistēma ir atbildīga par epigenētisko marķieru saglabāšanu, jo hromosomās ir jomas, kurām vienmēr jābūt metilētām. Ar vecumu šūnu DNS var uzkrāties nelielas kļūdas - mutācijas, kas var pasliktināt EMS darbību.

Stīvs Horvāts Darbs ir kritisks turpmākajiem šūnu novecošanās un attīstības pētījumiem, kā arī vēža bioloģijai. Tās epigenētiskais pulkstenis pašlaik tiek izmantots daudzām lietojumprogrammām un pētījumu veidiem.

Stīva Horvata @ zinātniskais darbs Cilvēka audu un šūnu tipu DNS metilēšanas vecums

Uz mūsu Veikals

.