Epigenetyka a klucz do wiecznej młodości

Podstawą badań Altos Labs są odkrycia Shinyi Yamanakiego sprzed blisko 10 lat. Japoński naukowiec wykazał, że cztery kluczowe białka, zwane czynnikami Yamanaki, mogą przeprogramować komórki do stanu embrionalnego. Mechanizm bazuje na metylacji DNA, czyli chemicznych modyfikacjach regulujących aktywność genów. W miarę starzenia się organizmu wzorce metylacji zmieniają się. Altos Labs stawia na tzw. teorię zegara epigenetycznego, zgodnie z którą usunięcie niekorzystnych zmian w metylacji mogłoby cofnąć starzenie się. Na przekór firmie zespół biologów i epidemiologów z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego postawił pod znakiem zapytania teorię zegara epigenetycznego. Ich badania sugerują, że zmiany epigenetyczne mogą być jedynie objawem starzenia się, a nie jego rzeczywistą przyczyną. Naukowcy sugerują, że zasadniczym czynnikiem może być akumulacja mutacji w DNA. Jeśli mutacje DNA są rzeczywistym motorem napędowym starzenia się, to strategia walki z tym procesem wymaga przewartościowania.

Ponad dekadę temu genetyk Steve Horvath z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles wraz z zespołem opracował system pozwalający precyzyjnie określić wiek biologiczny człowieka. Jego narzędzie, nazwane zegarem epigenetycznym Horvatha, bazowało na analizie markerów metylacji DNA we krwi. To odkrycie zapoczątkowało nową erę w badaniach nad starzeniem się organizmu, sugerując, że zmiany epigenetyczne nie tylko towarzyszą starzeniu się, ale nawet mogą być jego głównym czynnikiem napędzającym. Metylacja DNA, czyli przyłączanie grup metylowych do nici DNA, wpływa na ekspresję genów i zmienia funkcjonowanie komórek. Z wiekiem ulega deregulacji. Badania Horvatha pokazały, że analiza określonych miejsc metylacji może posłużyć jako precyzyjny wskaźnik biologicznego wieku. Co więcej, te zmiany epigenetyczne wydają się mieć konstytutywny wpływ na proces starzenia się, ponieważ działają niczym efekt domina prowadzący do degeneracji tkanek.

Jednym z głównych celów współczesnej nauki jest znalezienie sposobu na cofnięcie zmian. Przynajmniej teoretycznie usunięcie markerów metylacji związanych z wiekiem mogłoby przywrócić komórki do młodzieńczego stanu. W tym kontekście Horvath i Yamanaka (swoją drogą laureat Nagrody Nobla za odkrycie indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych) zostali zaangażowani przez Altos Labs.

Mutacje somatyczne jako przyczyna starzenia się

Nie wszyscy naukowcy zgadzają się, że epigenetyka jest kluczowym czynnikiem starzenia się. Istnieje konkurencyjna teoria, według której głównym sprawcą są mutacje somatyczne, czyli zmiany w DNA powstające podczas podziałów komórkowych. Każda replikacja DNA niesie za sobą ryzyko błędów kumulujących się w organizmie przez całe życie. Liczba mutacji rośnie w sposób liniowy w większości gatunków ssaków. Zatem pojawia się fundamentalne pytanie: czy to metylacja DNA prowadzi do mutacji, czy to mutacje wywołują zmiany w epigenetyce? Nowe badania, przeanalizowane na podstawie danych genetycznych od ponad 9 tys. osób, wskazują na silny związek między tymi dwoma procesami. Przewidywanie wieku biologicznego przy użyciu obu metod prowadziło do podobnych wyników. Mutacje pojawiają się także w obszarach genomu o niskim poziomie metylacji, a to podważa teorię, że to właśnie metylacja jest ich koronnym sprawcą. Niestety, jeśli mutacje somatyczne są głównym czynnikiem starzenia się, a zmiany epigenetyczne tylko podążają za tym procesem, to cofnięcie starzenia się będzie znacznie trudniejsze, niż dotąd sądzono. Oznaczałoby to bowiem, że starzenie się nie jest w pełni zaprogramowanym procesem, lecz skutkiem skumulowanych losowych zmian zachodzących w komórkach przez całe życie.

Dotychczasowe metody odmładzania komórek przeważnie koncentrują się na „oczyszczaniu” genomu z markerów metylacji. Jeśli jednak mutacje napędzają ten proces, to takie podejście przypomina leczenie objawów, a nie przyczyny. Dlatego być może konieczne jest skupienie się na ograniczaniu liczby mutacji somatycznych, zamiast wyłącznie na modulacji epigenetycznej. Jeśli nowa teoria znajdzie potwierdzenie, może to oznaczać radykalną zmianę w badaniach nad długowiecznością. Wkrótce okaże się, czy wprowadzenie tych terapii do badań klinicznych przyniesie oczekiwane rezultaty.

Traumatyczne wydarzenia wpływają na długość telomerów

Badania przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej w Vancouver rzuciły nowe światło na związek między stresem z dzieciństwa a starzeniem się. Jednym z głównych mechanizmów, którymi organizm odlicza swój wiek, są telomery, czyli fragmenty DNA na końcach chromosomów. Ich zadaniem jest ochrona komórek przed uszkodzeniami podczas podziałów. Z czasem, w wyniku kolejnych podziałów komórek, telomery naturalnie się skracają. Ich zbyt szybkie skracanie może doprowadzić do poważnych konsekwencji zdrowotnych, w tym przedwczesnego starzenia się i rozwoju chorób.

Naukowcy przeanalizowali DNA 4598 dorosłych osób, które wzięły udział w szeroko zakrojonym badaniu US Health and Retirement Study. Spośród tych osób każda miała ponad 50 lat. Badacze zebrali także szczegółowe informacje na temat stresujących wydarzeń w życiu badanych, w tym z okresu dzieciństwa. Okazało się, że osoby, które doświadczyły wielu stresujących sytuacji w młodości, miały telomery skracające się szybciej. Nawet po uwzględnieniu palenia papierosów, poziomu wykształcenia, dochodów, wagi czy historii chorób stres z dzieciństwa miał najistotniejszy wpływ na długość telomerów. Każda trauma przeżyta w tym okresie życia zwiększała ryzyko szybszego skracania się telomerów o 11%. Wśród najczęściej spotykanych traum w dzieciństwie wymieniano nadużywanie alkoholu lub narkotyków przez rodziców, przemoc fizyczną lub psychiczną, problemy z prawem, kłopoty finansowe rodzin oraz konieczność powtarzania roku w szkole.