Усередині наших клітин кожен орган поступово зазнає власних молекулярних змін. Міжнародна команда вчених створила один із найдетальніших на сьогодні «атласів старіння», який показує, як ці процеси змінюють роботу генів у різних тканинах людського організму.
Дослідники проаналізували понад 15 тисяч зразків і простежили зміни в 17 типах тканин. Результати роботи, яка наразі оприлюднена як препринт і ще очікує рецензування, дають безпрецедентно широкий погляд на молекулярні механізми старіння
В основі дослідження — процес, відомий як метилювання ДНК Це один із головних епігенетичних механізмів, який допомагає клітинам регулювати активність генів, не змінюючи сам генетичний код.
Простіше кажучи, до певних ділянок ДНК можуть приєднуватися невеликі хімічні групи — метильні мітки. Вони впливають на те, які гени будуть активними, а які залишатимуться «вимкненими».
Саме завдяки таким механізмам клітини, які мають практично однаковий генетичний матеріал, виконують абсолютно різні функції. Наприклад, клітина легенів «знає», що вона має бути клітиною легенів, а клітина шлунка працює відповідно до своєї спеціалізації.
Епігенетичні годинникиЗ віком картина метилювання ДНК поступово змінюється. Саме ці зміни лежать в основі так званих епігенетичних годинників — молекулярних інструментів, які використовують для оцінювання біологічного віку людини.
Однак раніше більшість таких досліджень базувалася переважно на аналізі крові. Це залишало відкритим важливе питання: чи однаково старіють різні органи? Новий атлас показує, що відповідь значно складніша.
Дослідники зібрали доступні у світі дані про метилювання ДНК та доповнили їх новими матеріалами міжнародних наукових груп. У результаті вони отримали інформацію про 17 типів тканин — від мозку та серця до шкіри, печінки, шлунка й сітківки ока. Аналіз охопив майже мільйон ділянок геному.
Вчені виявили, що рівень метилювання суттєво відрізняється залежно від типу тканини. Наприклад, метильні мітки мають близько 38% досліджених ділянок геному в тканинах шийки матки, тоді як у сітківці цей показник перевищує 60%.
Водночас загальна тенденція виявилася досить схожою для більшості органів: із віком у багатьох тканинах посилюється гіперметилювання — тобто дедалі більше ділянок ДНК отримують хімічні мітки,
що може впливати на активність певних генів.
Не всі тканини старіють за одним сценаріємСкелетні м’язи талегені навпаки, з часом втрачали частину метильних міток. На думку дослідників, це потенційно може призводити до надмірної або нестабільної активності деяких генів.
Особливо цікаві відмінності виявилися між різними органами.Жирова тканина майже повністю демонструвала тенденцію до гіперметилювання, тоді як у мозку зміни були більш збалансованими.
Такі особливості можуть допомогти зрозуміти, чому різні органи по-різному реагують на спільні фактори старіння, зокрема хронічне запалення.
Найбільші вікові зміни метилювання вчені зафіксували в тканинах мозку печінки та легень. Значні зміни також спостерігалися у шкірі та товстій кишці.
Водночас підшлункова залоза, сітківка та передміхурова залоза продемонстрували менше помітних вікових змін. Проте дослідники застерігають: це може бути пов’язано не лише з особливостями старіння цих органів, а й із меншою кількістю доступних зразків.
Важливо, що нове дослідження поки не дає остаточної відповіді на головне питання: чи є зміни метилювання причиною старіння,
чи вони лише супроводжують цей процес?
Науковці знають, що з віком епігенетичні зміни відбуваються закономірно. Проте поки що неможливо точно сказати, наскільки вони безпосередньо запускають механізми старіння. Деякі з цих змін можуть бути важливими для розвитку вікових порушень, інші — лише наслідком природних процесів, що відбуваються в клітинах протягом життя.
Попри це, новий «атлас старіння» вже називають важливим ресурсом для науки. База даних буде доступною для інших дослідників, які зможуть використовувати її для пошуку молекулярних механізмів вікових змін. Наступним кроком стане вивчення закономірностей, спільних для різних органів, а також інших біомаркерів, які можуть впливати на процес старіння.
Дослідники сподіваються, що такий масштабний підхід допоможе краще зрозуміти фундаментальні механізми старіння — і в перспективі наблизить науку до нових способів підтримувати здоров’я та активність людини протягом усього життя.
За матеріалами BBC Science Focus
Фото: pixabay.com
50Plus
