атлас днк

В биологии старения существует понятие биологического возраста — оно отражает реальное состояние организма и может не совпадать с количеством прожитых лет. Одним из ключевых процессов, связанных с биологическим возрастом, считается метилирование ДНК — присоединение к ней небольших химических «меток». С возрастом этот механизм начинает работать менее точно, что приводит к нарушению активности генов, и в результате к ухудшению функции органов и уязвимости к болезням.

Учёные используют данные метилирования для построения «эпигенетических часов» — вычислительных инструментов для измерения биологического возраста человека. Но до сих пор было неясно: одинаково ли меняются профили метилирования с возрастом в разных тканях организма?

Чтобы ответить на этот вопрос, группа исследователей под руководством Нира Эйнона из Университета Монаш в Австралии проанализировала более 15 тыс. образцов 17 типов тканей, взятых у людей в возрасте от 18 до 100 лет. Учёные изучили почти 900 тыс. участков ДНК и создали открытый атлас возрастных изменений метилирования.

Результаты представлены в виде препринта на платформе Research Square и пока не прошли рецензирование. Среди авторов — Стив Хорват, предложивший концепцию эпигенетических часов, и Вадим Гладышев, один из ведущих специалистов по биологии старения.

Сначала исследователи посмотрели, как общий уровень метилирования, усреднённый по всем возрастам, отличается между органами: он колебался от примерно 35% в шейке матки до 63% в сетчатке глаза. Затем они проанализировали возрастные изменения и увидели, что с годами профили метилирования становятся менее стабильными: почти во всех тканях уровень метилирования повышается, за исключением лёгких и скелетных мышц, где он снижается. Но и в том, и в другом случае это отражает один и тот же процесс — потерю точной настройки работы генов. При этом у каждого органа есть свой характерный «рисунок» изменений, но ученые смогли выделить и универсальные признаки старения.

Исследователи выделили несколько генов, метилирование которых можно считать надёжными биологическими маркерами старения сразу в нескольких тканях. Среди них — HDAC4 и HOX, отвечающие за регуляцию развития и связанные с клеточным старением, а также MEST, ассоциированный с диабетом и ожирением, которые увеличивают риск преждевременного старения. Особое внимание привлекло семейство генов PCDHG (протокадгерин гамма). Повышенное метилирование этих генов выявили сразу в нескольких тканях и органах — жировой ткани, крови, мозге и скелетных мышцах. Ранее учёные также отмечали: усиленное метилирование этих генов связано с уменьшением белого вещества в мозге и ускоренным ослаблением когнитивных функций.

Исследование показало, что метилирование ДНК — это не просто «счётчик времени», а активный участник механизмов старения. Так, изменения в метилировании затрагивают ключевые биохимические пути, например метаболизм NAD⁺ — молекулы, критически важной для работы митохондрий и поддержания долголетия. С возрастом уровень NAD⁺ снижается, что ускоряет повреждения клеток. Восстановление его уровня, например с помощью никотинамидрибозида, помогает замедлить эти процессы и поддерживать функции организма.

Создание атласа метилирования открывает путь к изучению старения не как набора отдельных болезней — сердечно-сосудистых, болезней печени и других, — а как целостного процесса, затрагивающего весь организм. Учёные надеются, что новые данные помогут разрабатывать терапии, которые будут замедлять старение в целом, а не только бороться с его отдельными проявлениями.