Транскриптомные часы предсказывают оставшееся время жизни точнее эпигенетических

Транскриптомные часы, откалиброванные по данным об активности генов тысяч особей, позволяют предсказывать биологическое старение у грызунов, обезьян и человека, а также время наступления смерти у людей.

Новинка, описанная в журнале Nature, представляет собой регрессионный искусственный интеллект, обученный на анализе активности генов в более чем 25 типах тканей четырех видов: мыши, крысы, макака-крабоеда и человека. Хотя до клинического применения часов еще далеко, в будущем они станут настоящим подспорьем в научной деятельности, в том числе разработке лекарств от старости.

«Даже в экспериментах на мышах проверка продолжительности их жизни занимает очень много времени. Было бы очень удобно иметь метод, который быстро подскажет, сработает вмешательство или нет», — считает биолог Жуан Педру де Магальяйнш из Бирмингемского университета, изучающий генетику старения.

Возраст измеряют неумолимо идущими годами, но ход внутренних часов в клетках человека может сбиваться, останавливаться и запускаться вновь в зависимости от здоровья и окружающей среды. Для его мониторинга разработано множество молекулярных часов, оценивающих биологический возраст — угасание организма во времени. Они опираются на разные показатели: состав метаболитов или белков в крови, данные МРТ головного мозга или метилирование ДНК. Последний тип — так называемые эпигенетические часы — наиболее точен и широко распространен.

Но интерпретировать их показания трудно, потому что мало известно о биологических изменениях, приводящих к сдвигам в метилировании, сетует Магальяйнш: «Мы знаем, что они коррелируют с хронологическим возрастом, знаем, что коррелируют со смертностью. Но мы не совсем понимаем, что именно измеряют эти часы».

Общие признаки старения

Куда информативнее в этом плане гены, активность которых меняется с возрастом. Для новых часов взяли свыше 11 000 транскриптомов (наборов РНК). В их число вошли как человеческие, так и данные грызунов, которых намерено подвергали ускоряющим старение воздействиям.

Многие признаки старения оказались общими — как для разных тканей внутри одного вида, так и для разных видов.

«Мы выявили фундаментальные, консервативные изменения, связанные со старением», — говорит вычислительный биолог Александр Тышковский из Бригамской женской больницы, ведущий автор исследования.

Часы проверили на данных одного крупного исследования здоровья сердца — время смерти от любой причины они предсказывают очень точно.

Ход часов ускоряется или замедляется в ответ на факторы, влияющие на старение и продолжительность жизни — воздействие гамма-излучения, хронические болезни или соединение кровеносной системы старого животного с молодым. По словам Тышковского, это означает, что новые часы могут быть чувствительнее эпигенетических, которые реагируют медленнее и могут не улавливать последствия изменений в окружающей среде.

Однако, как и с другими часами старения, неясно направление обнаруженных корреляций, подчеркивает Магальяйнш. «Это по-прежнему один из главных вопросов: эти изменения — движущая сила старения или просто сопутствующие факторы?» — признает он.

Хотите проверить?

Также неясно, фиксируют ли часы информацию именно о старении или же отражают более широкие сдвиги в общем состоянии здоровья человека.

«Они отражают общий накопленный уровень биологических повреждений», — поясняет Тышковский.

Прежде чем такие часы можно будет использовать в клинике, их необходимо протестировать в разных популяциях и условиях. Можете попробовать, если есть данные секвенирования РНК — запущен бесплатный онлайн-сервис. Но, как предупреждают разработчики, часы предназначены для применения на группах людей и не могут предсказать исход для конкретного человека.

Для науки же это грандиозный прорыв, уверен Магальяйнш: «Это будет ценный инструмент. Выглядит, во всяком случае, весьма впечатляюще».