Ученые вычислили истинный возраст людей и собак

Американские биологи вывели формулу перевода собачьего возраста в человеческий. Они использовали "эпигенетические часы", с большой точностью показывающие, сколько организму лет. Эти исследования приближают нас к пониманию процесса старения и предупреждению возрастных заболеваний.

Сколько лет лучшему другу человека

Согласно современным представлениям, старение организма связано с химическим изменением ДНК. К небольшому участку этой молекулы присоединяются группы атомов углерода и водорода — CH3 (метильные группы). Они меняют активность генов на разных этапах развития организма, начиная с эмбрионального. При этом генетическая последовательность молекулы ДНК остается прежней.

Прикрепление метильных групп называют метилированием. Сбой в работе этого механизма приводит к заболеваниям, свойственным стареющим людям, — в частности, сердечно-сосудистым. По параметрам метилирования можно очень точно рассчитать истинный биологический возраст организма. Это было показано на человеке и других видах млекопитающих, включая собак.

Люди и собаки разделились многие миллионы лет назад, в самом начале эволюции млекопитающих. Тем не менее у них много общего — например, этапы развития организма, физиологические и патологические черты. Будучи одомашнены, собаки делят с человеком условия жизни. Это делает их хорошим объектом для изучения такого сложного феномена, как старение.

Собаки и люди стареют с разной скоростью: мы живем до ста лет, они завершают жизненный цикл за двадцать. Ученые из США решили выяснить, можно ли синхронизировать биологический возраст двух этих видов. Проанализировали геномы 104 лабрадоров-ретриверов возрастом от одного до шестнадцати лет и выявили места, где прикрепляются метиловые группы (последовательность из двух оснований, цитозина и гуанина, с фосфатом между ними — CpG-динуклеотид) в тех же участках ДНК, что и у людей. Свой набор данных они сравнили с опубликованными показателями 320 человек возрастом от одного до 103 лет. Обнаружилось более 54 тысяч совпадений у обоих видов.

Лучше всего маркеры совпадали у молодых собак и людей, хуже, когда сравнивали особей из разных возрастных категорий. Вероятно, есть очень консервативные участки CpG-динуклеотидов, меняющихся по мере развития и у людей, и у собак. В итоге ученые вывели формулу, с помощью которой можно перевести собачий возраст в человеческий: нужно взять натуральный логарифм от числа собачьих лет, умножить на 16 и прибавить 31.

Для вычисления можно использовать любой онлайн-калькулятор. Например, собаку возрастом четыре года по человеческой шкале следует считать 53-летней, а пса на 11-м году жизни — 67-летним стариком.

Логарифмическая шкала соответствия собачьего возраста и человеческого, определенного по метилированию ДНК

В поисках биомаркеров старения

Идея вычислять биологический возраст человека по метилированию ДНК принадлежит биоинформатику немецкого происхождения Стиву Хорвату. Его метод называется "эпигенетические часы", что указывает на независимые от генома факторы старения ("эпи" по-гречески — "над").

Хорват начал свои исследования в 2006 году, будучи штатным сотрудником Калифорнийского университета США. В то время он искал биомаркеры старения в данных о том, как генетическая информация переносится с ДНК на РНК (транскрипция). Но ничего не получалось.

В 2011 году Хорват анализировал метилирование ДНК, взятой из слюны 68 взрослых людей, в поисках каких-то общих шаблонов, указывающих на сексуальную ориентацию. Снова ничего не найдя, он решил предсказать с помощью этих данных возраст. Разработал очень удачную модель, которая искала всего два участка CpG-динуклеотидов, имеющихся в каждой клетке образца слюны. Совпадение по возрасту участников достигало 85 процентов. Это и были искомые биомаркеры старения.

Хорвату удалось установить набор маркеров в различных клетках крови и мозга. Через год он разработал алгоритм анализа по 16 метилированным участкам в геноме, который хорошо соотносился с хронологическим возрастом человека. Причем работал на клетках тканей девяти органов. Ошибка составляла три года для образцов крови и 18 месяцев для соскоба щеки. Статья ученого в Genome Biology в 2013 году открыла целое направление исследований.

Сейчас разработаны многократно более точные эпигенетические часы и для разных задач. Например, их используют для расчета скорости старения тканей под воздействием вредных факторов, таких как курение, алкоголь, заболевания. А недавно группа Хорвата показала экспериментально, что эпигенетическое старение в некоторых обстоятельствах можно замедлить.