Если посмотреть на человека, то оказывается, что можно достаточно точно определить его возраст. Но иногда оказывается, что человек выглядит старше своего хронологического возраста. Например человеку 60 лет, но по походке, по внешнему виду и сморщенному лицу нам кажется, что ему 95 лет. И наоборот, какой-нибудь человек занимается спортом, в прекрасной форме и выглядит на 50 лет.
Почему это происходит? Это может быть из-за того, что, например, кожа человека стареет быстрее или медленнее, чем его другие органы. Но может также оказаться, что человек просто весь стареет медленнее или быстрее. В принципе по модельным организмам(мыши, черви) учёные знают, что такое возможно.
Если иметь возможность определять биологический возраст на основе накопления сумм этих повреждений, то это было бы очень полезно. Потому что мы могли бы изучать, например, старения разных органов, могли бы изучать как человек стареет сначала в начале жизни, быстрее ли он стареет в начале жизни, или быстрее в конце. Мы могли бы проверять интервенции, которые влияют на продолжительность жизни и насколько это влияет на биологический возраст. Это было бы очень полезно. Но до недавнего времени фактически не было никаких таких биомаркеров, которые могли бы это показать.
Много было опробовано, в конце концов стало понятно, что не какие-то окислительные повреждения, не длина теломер, не какие-то белковые агрегаты и не какие-то другие характеристики в общем-то не отражают биологический возраст.
Всё изменилось в 2011 году, когда учёный Лос-Анджелеса Стив Ховард понял, что можно использовать метилирование ДНК для предсказания биологического возраста, потому что есть один из четырёх нуклеотидов в ДНК цитозин, который может метилироваться. Это такая относительно стабильная модификация, таких мест в геноме много миллионов. Вот если эти все места проанализировать, а метилирование там будет от 0 до 1 меняться, то оказывается, что есть некоторые такие цитозины в геноме, при которых изменения метилирования с возрастом отражает биологический возраст. Но каждый из таких мест не очень точно отражает, но можно сделать такую математическую модель, в которой было бы, например, несколько сотен таких мест, каждый с определённым весом в этой модели и которая бы позволила относительно точно предсказать биологический возраст.
В 2013 году Стив Ховард опубликовал такую классическую работу, которая процитирована уже много тысяч раз, где он предложил так называемые эпигенетические часы на основе метилирования ДНК, которые отражают биологический возраст организмов вне зависимости от ткани. То есть они, например, работают на мозг и на печень, и на кровь, и на другие органы, что, конечно, казалось просто невероятным в тот момент и многие не верили. Но чем дальше мы идём оказывается, что эта модель улучшается и всё лучше и лучше описывает сам процесс старения.
Возникли часы на основе разных индивидуальных органов, например, часы на кровь, часы на печень, часы на плаценту и на другие ткани, а также на общие часы. Фактически часы Ховарда стали нарицательным именем уже сейчас, хотя всего прошло лишь несколько лет.
Потом всё это дальше стало развиваться и оказалось, что можно строить часы не только на хронологический возраст, так он вначале строил часы, но и на другие характеристики. Например, мы знаем, что с возрастом накапливаются какие-то вредные изменения, какие-то фенотипические изменения, на которые можно строить тоже часы. Можно строить часы на смертность, например, даже не рассматривая точный возраст организма, а рассматривая сколько организму осталось жить. На это тоже можно построить часы, которые тоже были опубликованы Стивом Ховардом. Эти часы частично пересекаются друг с другом, но они отражают немного разную биологию и поэтому они немного по-разному дают информацию про разные аспекты старения для нас. Интересно это было использовать на мышах, потому что мышь это очень хорошие модельные организмы, где можно проверять разные интервенции и можно изучать механизмы старения, а уж потом проверять на человеке.
Сейчас можно предсказать возраст мышей вне зависимости от их ткани. Так же есть часы на кровь и если сажать мышей на ограничение в калориях, то видно, что эти мыши становятся более молодыми по этим часам, чем их хронологический возраст. Известно, что ограничение калорий увеличивает продолжительность жизни. Так же получается, чтобы по этим часам этот процесс замедляет старение и мы это можем видеть даже когда мышам, например, 9-10 месяцев. То есть это можно уже определить. Нам не нужно даже ждать пока мыши начнут умирать. Ну или, например, если вырубается ген рецептора гормона роста видно, что мыши стареют медленнее. Или, например, когда программируются взрослые клетки в эмбриональные видим, что по нашим часам возраст этих клеток обнуляется, он из какого то значительного возраста мышей становится практически нулевым. Это означает, что эти часы работают.
Уже многие лаборатории разработали на мышах порядка 6 разных генетических часов. Есть которые построены пока только на хронологический возраст, постепенно будут построены и другие характеристики старения. Всё это крайне важно, потому что это фактически открыло новую область биологии старения. Нельзя было представить, что многие вопросы, на которые мы сейчас пытаемся ответить, можно было даже рассуждать буквально несколько лет назад. Можно, например, проверять с какой скоростью стареют разные органы. Когда начинается старение. Какая динамика старения в разных органах, как старение одного органа влияет на старение другого органа. Как вообще можно сгенерировать все эти процессы, чтобы сделать какую-то одну модель старения, такую интеграционную модель, которая бы охватывала старение разных органов.
Всё это новые направления. Ховард написал более сотни статей. Он сразу же понял, что например больные синдромом дауна стареют быстрее своего хронического возраста. Или люди, которые больны ожирением, тоже стареют быстрее, или инфицированных СПИДом тоже быстрее стареют, или, то что мозжечок стареет медленнее, чем другие отделы мозга.
Это всё это крайне важно, потому, что мы эти часы можем использовать в клинических испытаниях, когда можно проверять интервенции которые увеличивают продолжительность жизни, можно смотреть омолаживание организма, можно смотреть много фундаментальных процессов. Всё это должно привести к тому, чтобы люди нашли то, что приводит к большей продолжительности жизни.