Investigadores de Harvard crean un modelo que mide mejor la edad biológica y distingue entre cambios dañinos y adaptativos durante la vida
Kira Simpson
Comunicaciones BWH
Los nuevos “relojes” pueden dar respuestas a la pregunta: ¿Qué nos hace envejecer?
Investigadores del Brigham and Women's Hospital, afiliado a Harvard, han desarrollado un novedoso reloj epigenético, un modelo de aprendizaje automático diseñado para predecir la edad biológica a partir de la estructura del ADN. El reloj puede distinguir entre diferencias genéticas que retardan y aceleran el envejecimiento, predicen la edad biológica y evalúan intervenciones antienvejecimiento con mayor precisión. Los resultados se publican en Nature Aging.
"Los relojes anteriores consideraban la relación entre los patrones de metilación y las características que sabemos que están correlacionadas con el envejecimiento, pero no nos dicen qué factores hacen que el cuerpo envejezca más rápido o más lentamente", dijo el autor correspondiente Vadim Gladyshev, investigador principal en la División de Genética de BWH. "Nuestros relojes distinguen entre cambios que aceleran y contrarrestan el envejecimiento para predecir la edad biológica y evaluar la eficacia de las intervenciones contra el envejecimiento".
Los investigadores del envejecimiento han reconocido desde hace mucho tiempo la influencia que la metilación del ADN (alteraciones de nuestra estructura genética que dan forma a la función de los genes) tiene en el proceso de envejecimiento. En particular, regiones específicas de nuestro ADN, conocidas como sitios CpG, están fuertemente asociadas con el envejecimiento. Si bien las elecciones de estilo de vida, como fumar y la dieta, influyen en la metilación del ADN, también lo hace nuestra herencia genética, lo que explica por qué personas con estilos de vida similares pueden envejecer a ritmos diferentes.
"Nuestros relojes distinguen entre cambios que aceleran y contrarrestan el envejecimiento para predecir la edad biológica y evaluar la eficacia de las intervenciones contra el envejecimiento".Vadim Gladyshev, investigador principal
Los relojes epigenéticos existentes predicen la edad biológica (la edad real de nuestras células en lugar de la cronológica) utilizando patrones de metilación del ADN. Sin embargo, hasta ahora, nadie ha distinguido entre las diferencias de metilación que causan el envejecimiento biológico y las que simplemente se correlacionan con el proceso.
Utilizando un gran conjunto de datos genéticos, el primer autor Kejun (Albert) Ying, un estudiante de posgrado en el laboratorio Gladyshev, realizó una aleatorización mendeliana de todo el epigenoma (EWMR), una técnica utilizada para aleatorizar datos y establecer la causalidad entre la estructura del ADN y los rasgos observables. en 20.509 sitios CpG que causan ocho características relacionadas con el envejecimiento.
Los ocho rasgos relacionados con el envejecimiento incluían la esperanza de vida, la longevidad extrema (definida como la supervivencia más allá del percentil 90), la duración de la salud (edad en la primera incidencia de una enfermedad importante relacionada con la edad), el índice de fragilidad (una medida de la propia fragilidad basada en la acumulación de conocimientos de salud). déficits durante la vida), salud autoevaluada y tres medidas amplias relacionadas con el envejecimiento que incorporan antecedentes familiares, estatus socioeconómico y otros factores de salud.
Con estos rasgos y sus sitios de ADN asociados en mente, Ying creó tres modelos: CausAge, un reloj general que predice la edad biológica basándose en factores causales del ADN, y DamAge y AdaptAge, que incluyen solo cambios dañinos o protectores. Luego, los investigadores analizaron muestras de sangre de 7.036 personas de entre 18 y 93 años de la cohorte Generation Scotland y finalmente entrenaron su modelo con datos de 2.664 personas de la cohorte.
Con estos datos, los investigadores desarrollaron un mapa que identifica los sitios CpG humanos que causan el envejecimiento biológico. Este mapa permite a los investigadores identificar biomarcadores que causan el envejecimiento y evaluar cómo diferentes intervenciones promueven la longevidad o aceleran el envejecimiento.
Los científicos probaron la validez de sus relojes con datos recopilados de 4.651 personas en el Estudio del corazón de Framingham y el Estudio de envejecimiento normativo. Descubrieron que DamAge se correlacionaba con resultados adversos, incluida la mortalidad, y AdaptAge se correlacionaba con la longevidad, lo que sugiere que los daños relacionados con la edad contribuyen al riesgo de muerte, mientras que los cambios protectores en la metilación del ADN pueden contribuir a una vida más larga.
A continuación, probaron la capacidad de los relojes para evaluar la edad biológica reprogramando células madre, transformando células especializadas, como las células de la piel, en un estado más joven y menos definido en el que pueden convertirse en varios tipos de células del cuerpo. Al aplicar los relojes a las células recién transformadas, DamAge disminuyó, lo que indica una reducción en el daño relacionado con la edad durante la reprogramación, mientras que AdaptAge no mostró un patrón particular.
Finalmente, el equipo probó el rendimiento de sus relojes en muestras biológicas de pacientes con diversas afecciones crónicas, incluidos cáncer e hipertensión, así como muestras dañadas por estilos de vida como fumar cigarrillos. DamAge aumentó constantemente en condiciones asociadas con daños relacionados con la edad, mientras que AdaptAge disminuyó, capturando efectivamente adaptaciones protectoras.
"El envejecimiento es un proceso complejo y todavía no sabemos qué intervenciones contra él funcionan realmente", afirmó Gladyshev. "Nuestros hallazgos representan un paso adelante para la investigación sobre el envejecimiento, permitiéndonos cuantificar con mayor precisión la edad biológica y evaluar la capacidad de nuevas intervenciones contra el envejecimiento para aumentar la longevidad".
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Divulgaciones: Kejun Ying y Vadim Gladyshev son inventores en una solicitud de patente relacionada con la investigación reportada.
16 de febrero de 2024
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Este estudio cuenta con el apoyo del Instituto Nacional sobre el Envejecimiento, las subvenciones Impetus y la Fundación Michael Antonov.
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