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表观遗传时钟——预测衰老、疾病及死亡的个体化生物时钟

时间:2019年12月16日 | 作者 : sc53456 | 分类 : 健康百科 | 浏览: 188次 | 评论 0

时间对于生命意味着什么?人有寿命,树有年轮,灯塔水母具有不死之躯,而蜉蝣短暂的六小时生命也是一生。也许你听说过一种流行很广的说法,“狗一岁等于人七岁”。现在科学家们说——不,有一种更科学的算法!即表观遗传时钟算法。

这是加利福尼亚大学的遗传学家Trey Ideker团队做得一项非常有趣的研究,引起了我们对表观遗传时钟的关注。

背景:人类如何衰老是关于生命的一个重要课题,衰老是许多慢性疾病的主要风险因素之一,例如心脑血管病、结直肠癌及代谢性疾病等。自20世纪中期以来,人类寿命有了显著增加,然而慢性病死亡率却并没有相应地下降。也就是说,人类寿命的延长并没有伴随着生命质量的提高,很多人是在不断加重的慢性病折磨下度过漫长岁月的。近十年来科学家们发现,表观遗传改变对于研究人类衰老这个课题不可或缺,并提出了表观遗传时钟(DNA甲基化时钟)的概念。

表观遗传时钟:即建立在与时间或年龄密切相关(r?≥?0.8)的DNA甲基化标记基础上的一种评估方法,它可以准确地量化与年龄相关的表型和结果。也就是说,每个人衰老的速率及对疾病的敏感性是不同的,而特定DNA序列的甲基化修饰可以准确地反应人类的生物学年龄。

所以同龄人不再是同龄人。

那么人和狗如何进行年龄匹配?

在此背景下,Trey Ideker团队对104只拉布拉多犬(从4周至16岁)基因组DNA甲基化形式进行研究。他们之所以选择狗这种人类最忠实的朋友作为观察群体,是因为它们和人类居住在同样的环境并且接受类似的健康护理和治疗。

当然,这不是最重要的!

重要的是:该研究表明狗和人类在某些具有高突变风险基因组区域有相似的与衰老相关甲基化修饰,而且至少其中的某些变化在哺乳动物身上是进化保守的。

他们得到了一个新的人狗年龄换算公式:即将狗年龄转换为人年龄大约等于16 ln(狗年龄) + 31(就是狗实际年龄的自然对数乘以16,再加上31)。研究团队还发现狗的表观遗传时钟开始走得比人类快很多——一个两岁大看起来象小狗的拉布拉多实际上已经步入中年,而在其生长过程中表观遗传时钟逐渐慢了下来。

如此看来,每个人都有专属于自己的表观遗传时钟,DNA甲基化可以记录人的生命轨迹,包括贫穷,饥饿的经历,吸烟,肿瘤等都会引起相应的DNA甲基化改变。

Fiorito等对来自于12个不同国家18项研究的16,000个体进行meta分析(用教育程度来代表社会地位),结果显示教育程度低与表观遗传时钟的表观遗传衰老加速显著相关,低教育水平是加速生物(表观遗传)衰老的独立预测因子。

所以富人活得更久,也并不全是因为他们享受更加优越的医疗条件,表观遗传时钟似乎能削弱富人与穷人之间医疗不平等带来的负面影响。

[1] Morell, V. (2019). Here’s a better way to convert dog years to human years, scientists say. Science | AAAS. doi: 10.1126/science.aba2340

[2] Wang, T., Ma, J., Hogan, A. N., Fong, S., Licon, K., Tsui, B., ...Ideker, T. (2019). Quantitative translation of dog-to-human aging by conserved remodeling of epigenetic networks. bioRxiv, 829192. http://biorxiv.org/content/early/2019/11/04/829192.abstract

[3]Bell CG, Lowe R, Adams PD,et al. DNA methylation aging clocks: challenges and recommendations.Genome Biol. 2019 Nov 25;20(1):249.

[4]Fransquet PD, Wrigglesworth J, Woods RL,et al. The epigenetic clock as a predictor of disease and mortality risk: a systematic review and meta-analysis.Clin Epigenetics. 2019 Apr 11;11(1):62.

[5]Fiorito G,McCrory C,Robinson O,et al. Socioeconomic position, lifestyle habits and biomarkers of epigenetic aging: a multi-cohort analysis.Aging (Albany NY). 2019 Apr 14;11(7):2045-2070.



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