Åldrande klockor kan mäta människors biologiska ålder med hög precision. Biologisk ålder kan påverkas av miljöfaktorer som rökning eller kost, och avviker därmed från kronologisk ålder som beräknas utifrån födelsedatum. Precisionen hos dessa åldrande klockor tyder på att åldringsprocessen följer ett program.
Forskarna David Meyer och professor Dr. Björn Schumacher vid CECAD, Cluster of Excellence Cellular Stress Responses in Aging-Associated Diseases vid universitetet i Köln, har nu upptäckt att åldrande klockor faktiskt mäter ökningen av stokastiska förändringar i celler. Studien "Åldrande klockor baserade på ackumulerande stokastisk variation" har publicerats i Nature Aging .
"Åldrande utlöses när byggstenarna i våra celler skadas. Var denna skada inträffar är för det mesta slumpmässigt. Vårt arbete kombinerar noggrannheten hos åldrande klockor med ackumuleringen av helt stokastiska förändringar i våra celler", säger professor Schumacher.
Med stigande ålder blir kontrollen av processerna som sker i våra celler mindre effektiv, vilket resulterar i mer stokastiska resultat. Detta är särskilt uppenbart vid ackumulering av stokastiska förändringar i DNA-metylering. Metylering avser de kemiska förändringar som påverkar DNA, genomets byggstenar. Dessa metyleringsprocesser är strikt reglerade i kroppen. Men under ens liv sker slumpmässiga förändringar i metyleringsmönstren. Ansamlingen av variation är en mycket exakt indikator på en persons ålder.
Förlusten av kontroll över cellerna och ökningen av stokastisk variation är inte begränsade till DNA-metylering. Meyer och Schumacher visar också att ökningen av stokastiska variationer i genaktivitet kan användas som en åldrande klocka.
"I princip skulle det vara möjligt att ta detta ännu längre, så att de stokastiska variationerna i alla processer i cellen kan förutsäga ålder," sa Schumacher. Enligt författarna är det framför allt avgörande att fastställa om sådana åldrande klockor kan visa framgången med interventioner som bromsar åldrandeprocessen eller skadliga faktorer som påskyndar åldrandet.
Med hjälp av tillgängliga datauppsättningar visade forskarna att rökning ökar de slumpmässiga förändringarna hos människor och att "anti-aging"-interventioner som lägre kaloriintag hos möss minskar variationen i metyleringsmönster. De visade också att det stokastiska bruset till och med är reversibelt genom att omprogrammera kroppsceller till stamceller.
Forskarna jämförde mänskliga fibroblaster från huden som omprogrammerades till stamceller och som ett resultat av omprogrammeringen föryngras. Den höga variationen som tyder på kroppscellernas ålder vändes verkligen till det låga stokastiska bruset från unga stamceller.
Meyer och Schumacher hoppas att deras resultat om förlust av reglering och de ackumulerande stokastiska variationerna kommer att leda till nya ingrepp som kan ta itu med grundorsaken till åldrande och till och med kan leda till cellulär föryngring. Ett mål för sådana ingrepp kan vara att reparera stokastiska förändringar i DNA eller förbättrad kontroll av genuttryck.
Mer information: David H. Meyer et al, Åldrande klockor baserade på ackumulerande stokastisk variation, Nature Aging (2024). DOI:10.1038/s43587-024-00619-x
Journalinformation: Naturens åldrande
Tillhandahålls av University of Cologne
