Часовникът тиктака за всеки от нас; просто не знаем кога ще спре.

Учените са разработили редица инструменти, с които се опитват да измерят биологичното стареене – не просто броя на рождените дни, които човек е отпразнувал, а доколко са се износили органите и клетките му.

Много от тези инструменти са т.нар. епигенетични „часовници“. Те отчитат химичните белези върху ДНК, които се натрупват с възрастта и под влияние на стреса. Проблемът е, че невинаги дават надеждни резултати.

Сега изследователи са създали нов часовник, основан на активността на гените. Той прогнозира с висока точност продължителността на живота и улавя характерни признаци на хронични заболявания.

Това, разбира се, не означава, че може да ви каже с точност колко дни ви остават, преди да се разделите с този свят.

Но според учените новоразработената техника се справя доста добре с оценката на това докъде в жизнения си път вероятно се намира даден човек или животно.

По думите на екипа алгоритъмът, базиран на биомаркери, ще бъде полезен за анализ на темповете на биологично стареене при различни видове, включително при хората. Той може да помогне и за по-доброто разбиране на моментите, в които стареенето се ускорява или забавя.

Новият часовник е познат като транскриптомен часовник. Той анализира молекули РНК, чрез които генетичната информация се превръща в инструкции за изграждане на белтъци, и така установява кои гени са активни и кои – не. Тъй като тази активност се променя с напредването на възрастта, тя може да служи като своеобразен молекулярен отпечатък на стареенето.

Четири вида, хиляди проби и сравнение между тъкани

Една от големите новости в изследването е събирането на обширен набор от данни от четири вида – мишки, плъхове, макаци и хора. След това учените сравняват процесите на стареене както между различните животни, така и между различни части на тялото.

 Отчитане на генната експресия, което показва активността на гените. (Dvir Netanely/CC BY-SA 3.0/Harvard Medical School)

„Стареенето и различните интервенции влияят върху здравето и смъртността, но молекулярните механизми зад това влияние остават неясни“, пишат изследователите в своята научна статия.

„Разработихме многовидови и многотъканни транскриптомни часовници за хронологична възраст и очаквана смъртност, използвайки над 11 000 проби от четири вида бозайници. Така отговорихме на нуждата от интерпретируеми биомаркери на стареенето, които могат да се прилагат при различни органи и видове и същевременно да отразяват здравословното състояние.“

Екипът установява, че гените, свързани с процеси като нормално клетъчно делене и зарастване на рани, са белег за по-бавно молекулярно стареене. За разлика от тях гените, свързани с клетъчна смърт и възпаление, се оказват маркери за по-бързо стареене и за по-висока биологична възраст.

След това учените използват тези открития, за да изградят новия молекулярен часовник, който е проверен спрямо други модели на стареене и чрез статистически анализ.

Какво показва новият молекулярен часовник

 Възпалението е един от отличителните белези на стареенето. (López-Otín et al., Cell, 2023)

Оказва се, че часовникът може правилно да отчита дали биологичното стареене протича по-бавно или по-бързо, както и да оценява риска от смъртност. При проби от човешка кръв той прогнозира времето до смъртта толкова добре, колкото и най-добрите епигенетични часовници.

Нещо повече – инструментът разпознава известни фактори, които допринасят за стареенето, включително хронични заболявания. Това е наблюдавано както при животински модели на подобни състояния, така и в тъканни проби от пациенти.

Според изследователите този нов подход може да се окаже по-лесен за прилагане и по-информативен от епигенетичните часовници, които се използват от 2013 г.

Генетичните признаци на стареене се оказват изненадващо устойчиви при всичките четири изследвани вида – т.е. съвпадат в значителна степен. Тази закономерност се наблюдава и при различни типове клетки, включително мускулни и кръвни клетки.

„Едни и същи гени са свързани със стареенето например в черния дроб и сърцето при плъхове и хора“, казва пред Scientific American водещият автор на изследването, биоинформатикът Александър Тишковски от Harvard Medical School.

„Макар че клетките имат много различни функции и произход, те все пак споделят едни и същи биомаркери, свързани със стареенето.“

Причина за стареенето или защитна реакция?

Това сходство подсказва, че въпросните биомаркери може да са истински признаци на стареене. Все още обаче не е ясно дали те самите допринасят за процеса.

„Отдавна е известно, че с възрастта се повишава експресията на гени, които предпазват клетките от стрес и реагират на него. Това по-скоро говори за адаптивна реакция, отколкото за причинен механизъм“, пише в коментар към изследването Жоао Педро де Магаляеш, молекулярен биолог от Университета в Бирмингам.

„Затова остава неясно дали транскриптомните сигнатури задвижват стареенето, дали са негов резултат, или представляват компенсаторни механизми.“

Не можем да контролираме голяма част от процеса на стареене, но знаем, че няколко фактора влияят върху скоростта, с която тиктакат нашите биологични часовници. Здравословното хранене може да ги забави, докато болестите и замърсяването обикновено ги ускоряват.

Защо този инструмент може да бъде важен

Едно от обещаващите приложения на новия инструмент е тестването на ефекта от различни интервенции. С негова помощ може да се проследява как промени в начина на живот или лекарства влияят върху биологичното стареене, без непременно да се разчита на продължителни тестове или изпитвания.

Разбира се, това все още е инструмент за оценка. В много случаи той не би могъл да замени стандартните тестове или клиничните изпитвания, но може да бъде ценен за ранна преценка.

Предстои още работа по усъвършенстването на техниката – включително допълнителни тестове върху по-разнообразни човешки популации и по-прецизно разграничаване на различните измерения на стареенето. Въпреки това тя вече изглежда като потенциално важен ресурс за бъдещите изследвания в тази област.

„Това изследване разкрива запазени сигнатури и модулна архитектура на регулацията на смъртността, като предоставя рамка за количествено измерване и таргетиране на стареенето на клетъчните подсистеми при различни видове и тъкани“, пишат изследователите.

Изследването е публикувано в Nature.