Учёные МГУ и Гарварда создали «часы старения»

Международный коллектив учёных, включая исследователей МГУ и Гарвардской школы медицины, создал универсальные «транскриптомные часы» tAge. Инструмент, работа которого вынесена на обложку журнала Nature, по активности тысяч генов предсказывает биологический возраст, ожидаемую продолжительность жизни и риск хронических заболеваний. Более того, tAge способен обнаруживать омоложение организма на ранних стадиях эмбрионального развития, сообщает пресс-служба МГУ.

Ранее существовавшие «часы старения» оценивали возраст по химическим меткам в ДНК, анализам крови или внешнему виду, но плохо предсказывали эффект диет, лекарств и генетических манипуляций. Новый инструмент tAge анализирует уровень экспрессии генов — то, какие гены включены или выключены и с какой интенсивностью они работают. Модель обучили на данных более 11 000 образцов из 25 типов тканей четырёх видов млекопитающих, включая животных с искусственно изменённой продолжительностью жизни. Учёные выделили группы генов, работающих согласованно, и обнаружили, что разные воздействия влияют на них по-разному.

 «Оказалось, что разные модули по-разному реагируют на воздействия. Например, ограничение калорий в питании сильнее всего замедляет "метаболические" часы, а хронические болезни ускоряют "воспалительные". Модульный подход позволяет измерить эти эффекты по отдельности, а это важно для разработки таргетных терапий», — пояснила студентка МГУ Дарья Холдина.

Главный сюрприз ждал учёных при изучении раннего эмбриогенеза мышей. С момента оплодотворения и примерно до 10-го дня развития биологический возраст стремительно уменьшается, а затем начинает расти. Эмбрион имеет не нулевой возраст — «обнуление» происходит в результате естественного омоложения, которое занимает несколько дней.

 «Мы увидели этот удивительный U-образный тренд: сначала возраст падает, потом начинает расти. Более того, мы смогли увидеть омоложение на уровне отдельных клеточных линий — нервной, сердечной, мышечной. Это настоящая "перезагрузка" биологического возраста», — отметила выпускница МГУ Мария Давитадзе и добавила, что профессор Гарварда Вадим Гладышев, в сотрудничестве с которым выполнялась эта работа, предложил для этой точки термин «ground zero» (нулевая отметка).

При облучении, воздействии ядов или старении клеток в культуре tAge показывал увеличение возраста. А вот включение гена теломеразы или перепрограммирование клеток в стволовые возвращало часы к молодым значениям. Самый эффектный эксперимент — гетерохронный парабиоз (сшивание старой и молодой мыши). Через три месяца у старых животных tAge заметно снижался, и эффект сохранялся даже после разделения мышей.

Разработанные часы успешно предсказывали риск сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, гипертонии и депрессии в когортах людей из масштабных медицинских баз данных. «Эти результаты показывают, что транскриптомные часы — это не просто игрушка для биологов, а инструмент, который уже сегодня можно использовать для поиска лекарств, замедляющих старение... Многие из обнаруженных нами омолаживающих сигнатур вполне реально воспроизвести искусственно в клетках взрослого организма», — подчеркнул завотделом взаимодействия вирусов с клеткой НИИ ФХБ имени А.Н.Белозерского МГУ Сергей Дмитриев. 

Как писал ранее «Монокль», биологический процесс, лежащий в основе старения, может быть существенно замедлен, — в этом убеждены и биологи, и физики. В научных работах находится все больше подтверждений существованию в организме человека «реперных точек», воздействуя на которые можно отсрочить наступление полного распада всех его функциональных систем, то есть наступление смерти. Несмотря на то что в поисках таких мишеней наука не раз шла по ложному пути (вспомним авансы, выдаваемые нобелевскому открытию предполагаемой взаимосвязи длины концевых участков хромосом — теломеров — с продолжительностью жизни), останавливаться ученые не собираются.