近日，中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所Andrew E. Teschendorff研究組在《自然-衰老》(Nature Aging)上，發(fā)表了題為Quantifying the stochastic component of epigenetic aging的研究論文。該研究論證了表觀遺傳時(shí)鐘的重要組成部分來自誘導(dǎo)隨機(jī)DNA甲基化變化的生物機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了表觀遺傳時(shí)鐘在預(yù)測實(shí)際年齡方面越準(zhǔn)確，時(shí)鐘的潛在隨機(jī)成分就越大。相反，表觀遺傳時(shí)鐘在預(yù)測生理年齡方面有更好的表現(xiàn)，具有更強(qiáng)的非隨機(jī)成分。這體現(xiàn)了增加或減少生理年齡的過程本質(zhì)上是非隨機(jī)的，而表觀遺傳時(shí)鐘常規(guī)的指針走動由DNA甲基化變化增加的內(nèi)在隨機(jī)過程決定。
此前，科研人員觀察到DNA的表觀遺傳共價(jià)修飾即DNA甲基化。隨著年齡的增長而改變，這種改變在較大程度上與細(xì)胞和組織類型無關(guān)。此后，表觀遺傳DNA甲基化時(shí)鐘被開發(fā)出來。根據(jù)受試者的DNA樣本，表觀遺傳時(shí)鐘可以準(zhǔn)確地預(yù)測該人的實(shí)際年齡，并在某種程度上可以預(yù)測該人的生理年齡。表觀遺傳時(shí)鐘被證明適用于任何哺乳動物物種，并被用于測試抗衰老和細(xì)胞再生策略的功效以及其他應(yīng)用場景。然而，除了表觀遺傳有絲分裂鐘外，這些時(shí)鐘的潛在生物學(xué)機(jī)制有待發(fā)掘。
研究發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)DNA甲基化變化在細(xì)胞群體中平均的凈效應(yīng)是累積DNA甲基化變化的線性變化。相反，年齡加速的生物過程本質(zhì)上是非隨機(jī)的。此前，科學(xué)家認(rèn)為生理年齡加速可能只反映了隨機(jī)DNA甲基化變化的增加，而實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)表明并非如此。該工作展示了這一規(guī)則的唯一例外是表觀遺傳有絲分裂時(shí)鐘。在癌癥或腫瘤前病變中，有絲分裂年齡的加速體現(xiàn)在隨機(jī)DNA甲基化變化的增長率上，表明與細(xì)胞分裂相關(guān)的DNA甲基化變化本質(zhì)上是隨機(jī)的。
研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會和中國科學(xué)院的支持。
