Транскриптомные часы показывают не возраст, а скорость старения организма
Международная группа исследователей с участием ученых МГУ разработала новые транскриптомные «часы старения» tAge, которые оценивают биологический возраст по активности тысяч генов. В отличие от многих существующих моделей, система не только определяет возраст организма, но и связана с прогнозированием риска сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, депрессии и ожидаемой продолжительности жизни. Работа также дала новые данные о феномене естественного омоложения эмбриона на ранних этапах развития.
 |
| tAge оценивает старение по активности генов, связывая биологический возраст с рисками болезней и долголетием. |
От биологического возраста к прогнозу продолжительности жизни
В последние годы концепция биологического возраста стала одним из центральных направлений исследований старения. Хронологический возраст показывает, сколько лет прожил человек, однако не отражает реальное состояние организма. Два человека одного возраста могут существенно различаться по уровню здоровья, риску заболеваний и функциональным возможностям.
Для решения этой задачи ученые создают так называемые «часы старения» — математические модели, которые оценивают биологический возраст по различным биомаркерам. Ранее для этого чаще использовались эпигенетические показатели, данные физической активности или физиологические параметры.
Разработанная международным коллективом модель tAge использует другой подход. Она анализирует транскриптом — совокупность активных генов в клетках организма. По сути, система оценивает, какие гены включены, какие подавлены и насколько интенсивно они работают в конкретный момент времени.
По данным МГУ, новая модель была обучена на более чем 11 тысячах образцов тканей и органов, относящихся к 25 типам тканей четырех видов млекопитающих.
Почему активность генов может оказаться важнее традиционных биомаркеров
Одной из проблем существующих часов старения остается ограниченная способность прогнозировать влияние различных вмешательств на продолжительность жизни и здоровье.
Транскриптомные данные позволяют наблюдать процессы, происходящие в организме значительно глубже. Изменения экспрессии генов отражают реакцию клеток на воспаление, метаболические нарушения, повреждение тканей, стрессовые факторы и многие другие процессы, непосредственно связанные со старением.
Именно поэтому разработчики считают, что tAge способен фиксировать более тонкие изменения физиологического состояния организма.
В набор данных были включены материалы от животных с искусственно измененной продолжительностью жизни. Благодаря этому алгоритм получил возможность распознавать признаки как ускоренного старения, так и замедления возрастных процессов.
Особый интерес представляет тот факт, что модель обучалась не только на обычных образцах тканей. В набор данных были включены материалы от животных с искусственно измененной продолжительностью жизни. Благодаря этому алгоритм получил возможность распознавать признаки как ускоренного старения, так и замедления возрастных процессов.
Связь между работой генов и риском хронических заболеваний
Одним из наиболее значимых результатов исследования стала способность модели предсказывать не только возраст, но и вероятность неблагоприятных исходов.
Согласно данным исследователей, часы tAge успешно прогнозировали время смерти и риск сердечно-сосудистых заболеваний в крупных медицинских когортах.
Кроме того, уровни белков, кодируемых ключевыми генами, вошедшими в модель, оказались статистически связаны с риском развития:
- сахарного диабета;
- сердечной недостаточности;
- артериальной гипертонии;
- депрессии.
Это делает разработку потенциально интересной не только для фундаментальной геронтологии, но и для профилактической медицины, где растет интерес к раннему выявлению рисков хронических заболеваний.
Эмбрион проходит фазу естественного омоложения после зачатия
Одним из самым неожиданных результатов работы стало применение часов tAge для анализа развития эмбрионов мышей.
Исследователи обнаружили, что после оплодотворения биологический возраст эмбриона не равен нулю. Напротив, в течение примерно десяти дней внутриутробного развития происходит стремительное снижение биологического возраста.
Только после завершения этого периода возраст начинает снова увеличиваться.
Фактически ученые зафиксировали процесс естественного омоложения организма на самых ранних этапах развития.
Особенно важно, что этот феномен наблюдался в различных клеточных линиях — нервной, сердечной и мышечной. Это говорит о системном характере происходящих процессов.
Авторы работы называют наблюдаемое явление своеобразной «перезагрузкой биологического возраста», которая происходит в ходе нормального эмбрионального развития.
Геропротекторы получают новый инструмент для проверки эффективности
Разработка подобных моделей становится важным элементом современной индустрии исследований старения.
Одной из главных проблем создания препаратов, замедляющих старение, остается отсутствие быстрых и надежных способов оценки результата. Проверка влияния потенциального геропротектора на продолжительность жизни требует многолетних наблюдений.
Если биологические часы способны достоверно фиксировать изменение скорости старения, они становятся промежуточным маркером эффективности терапии.
По словам одного из авторов исследования, заведующего отделом взаимодействия вирусов с клеткой НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ Сергея Дмитриева, система уже сейчас может повысить эффективность поиска лекарственных средств, направленных на замедление процессов старения.
Для фармацевтической отрасли это особенно важно на фоне растущего интереса к терапии старения как отдельному направлению разработки лекарств.
Почему фармрынок внимательно следит за развитием биологических часов
За последние годы инвестиции в исследования старения существенно выросли. Крупные биотехнологические компании и исследовательские центры рассматривают старение как общий фактор риска большинства хронических заболеваний.
Если транскриптомные часы подтвердят свою прогностическую ценность в клинической практике, они могут стать инструментом отбора пациентов в исследования, оценки эффективности новых препаратов и поиска биомаркеров для персонализированной профилактики.
Для разработчиков лекарств это означает возможность быстрее принимать решения на ранних этапах исследований. Для систем здравоохранения — потенциальный переход от лечения последствий старения к более раннему управлению возрастными рисками.
В долгосрочной перспективе подобные технологии способны изменить сам подход к профилактической медицине, сместив акцент с возраста по паспорту на реальные молекулярные признаки старения организма.
Где российская биомедицина получает окно возможностей
Участие МГУ в публикации уровня Nature показывает растущую вовлеченность российских научных коллективов в глобальные исследования старения.
Для отечественной фармацевтики это направление может стать особенно перспективным в сегментах биомаркеров, диагностических платформ, цифровой медицины и разработки геропротектора.
Пока подобные инструменты остаются исследовательскими технологиями, однако их интеграция в клинические исследования способна повысить конкурентоспособность локальных разработок на международном уровне. Кроме того, развитие таких моделей хорошо вписывается в формирующуюся биоэкономическую повестку, которая сегодня становится одним из приоритетов научно-технологического развития.
Данная публикация предназначена для специалистов здравоохранения и участников фармрынка. Аналитические выводы редакции носят информационный характер и не являются призывом к самолечению или заменой очной консультации врача. При работе с лекарственными препаратами необходимо руководствоваться официальной инструкцией и мнением профильного специалиста. Полный текст дисклеймера.