Команда ученых из Калифорнийского университета (Лос-Анджелес) под руководством профессора генетики и биостатистики Стивена Хорвата (Steven Horvath) обнаружила во всех органах, тканях и клетках человеческого организма существование встроенных в геном биологических часов, точно показывающих их возраст. Как оказалось, старение органов и тканей происходит неравномерно: например, здоровые ткани молочной железы стареют быстрее, чем остальной организм, а сердца — медленнее.
Для того, чтобы понять, с какой скоростью время протекает сквозь различные части организма, Хорват и его коллеги в качестве универсального измерителя выбрали метилирование ДНК — естественный процесс химической модификации ДНК, являющийся одним из важнейших эпигенетических механизмов, задействованных в регуляции экспрессии генов. Изучив почти 8 тысяч образцов 51 различных видов как здоровых, так и злокачественных клеток и тканей организма, авторы отслеживали, как возраст влияет на уровни метилирования ДНК в них начиная с внутриутробного периода до 101 года. В результате было выделено 353 присутствующих в организме повсеместно ДНК-маркера, уровни метилирования которых значительно меняются в процессе старения и могут быть использованы в качестве биологических часов.
Эффективность такого измерителя времени была проверена путем сравнения биологического и хронологического возраста различных органов и тканей. Хотя в большинстве случаев эти показатели совпали, к удивлению авторов, это произошло не всегда. Так, здоровые ткани сердечной мышцы оказались примерно на девять лет моложе своего хронологического возраста, а здоровые ткани женской молочной железы, наоборот, стареют быстрее остального организма, в среднем опережая его на два-три года. При этом, что стало еще одной неожиданностью для авторов, клетки детей, больных прогерией — генетическим заболеванием, вызывающим преждевременное старение — оказались вполне соответствующими своему хронологическому возрасту.
В то же время, в случае рака, прилегающие к опухоли ткани уже в среднем на 12 лет старше, а опухолевые клетки — на 36 лет старше других тканей организма. Биологический возраст некоторых тканей, взятых из опухолей головного мозга у детей, опережает остальной организм на 80 лет.
Как полагает Хорват, эти данные объясняют, почему рак груди — самый распространенный вид онкологических заболеваний у женщин, а также почему возраст является фактором риска развития рака у обоих полов.
Еще одним открытием группы Хорвата стало обнаружение неравномерности «хода» биологических часов — после появления на свет, в течение всего детства и подросткового периода они «тикают» быстрее, затем к 20 годам замедляются и начинают идти более равномерно.
Применив свой метод на плюрипотентных стволовых клетках — зрелых клетках организма, перепрограммированных в эмбриональные, способные специализироваться в клетки почти всех типов, Хорват и его коллеги обнаружили, что их биологический возраст соответствует состоянию новорожденности.
«Получается, что процесс трансформации зрелых клеток в плюрипотентные фактически обнуляет их биологический возраст. Это показывает, что процесс перезапуска биологических часов в принципе возможен, — отметил Хорват. — Другой вопрос, насколько биологические часы контролируют процессы старения. Если окажется, что это так, то терапевтическое вмешательство в этот механизм может стать инструментом достижения вечной молодости».
В дальнейших планах группы Хорвата — проверить, как «остановка» биологических часов скажется на процессах старения и не повлечет ли она повышения риска раковых заболеваний. Кроме того, ученые планируют выяснить, существует ли аналогичный механизм у мышей.
Калифорнийский университет уже оформил предварительный патент на открытие группы Хорвата.
