Invecchiamento: come i nostri “orologi epigenetici” rallentano invecchiando / Aging: as our "epigenetic clocks" slow down as we age
Invecchiamento: come i nostri “orologi epigenetici” rallentano invecchiando / Aging: as our "epigenetic clocks" slow down as we age
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
L'epigenetica, la scienza di come i fattori ambientali influenzano i nostri geni, è un modo promettente per comprendere il legame tra i due e l'invecchiamento in generale.
Gli scienziati ritengono che sia possibile distinguere tra due tipi di età: l’età biologica, una misura di come funziona il corpo e l’età cronologica, la tua età in anni.
L’epigenetica, la scienza di come i fattori ambientali influenzano i nostri geni, è un modo promettente per comprendere il legame tra i due e l’invecchiamento in generale.
La metilazione del DNA è un meccanismo utilizzato dalle cellule per controllare l’espressione genica, indipendentemente dal fatto che (e quando) un gene sia acceso o spento. Questo processo differisce tra cellule e tessuti e è stato dimostrato che cambia gradualmente con l’età. Il livello di metilazione può quindi aiutare a determinare l’età dei tessuti.
Tracciando come l’età influenza i livelli di metilazione del DNA per tutta la vita, gli scienziati hanno creato un orologio epigenetico. Questo è un metodo ampiamente usato per determinare l’età biologica da un campione di metilazione del DNA basato su centinaia di marcatori epigenetici. Ma la nostra nuova ricerca, pubblicata su Genome Biology, suggerisce che il metodo non è affidabile come si pensava in precedenza.
La versione dell’orologio più comunemente usata è stata originariamente sviluppata da una vasta raccolta di dati presi da una gamma di diversi tipi di tessuti.
Laddove campioni di tessuto provengono da donatori anonimi, l’orologio epigenetico consente ai ricercatori di stimare la loro età cronologica, più o meno qualche anno. Concentrandosi sull’età biologica, è stato proposto che l’orologio epigenetico rifletta la nostra “vera” età cellulare. Ciò può essere modificato dalla nostra salute o dall’ambiente in cui viviamo.
Molti studi hanno esplorato l’accelerazione dell’età cioè come i nostri orologi possono essere accelerati dalla malattia o dall’ambiente e persino in che modo ciò potrebbe essere correlato al rischio di morte. In sostanza, questo metodo calcola la differenza tra l’età cronologica e quella biologica per un gruppo di persone. Quindi prendiamo questa differenza e verifichiamo se è correlata al profilo delle persone che soffrono di una certa malattia.
Ciò probabilmente consente ai ricercatori di esaminare i cambiamenti dello sviluppo, gli effetti ambientali cumulativi e l’invecchiamento cellulare. Ma c’è stato anche un clamore attorno ad esso, compresi i costosi prodotti per i test dei consumatori .
Saperne di più su come invecchiano i nostri corpi e sulla possibilità allettante che in futuro potremmo essere in grado di rallentare, arrestare, o addirittura invertire il processo, rende l’orologio epigenetico di grande interesse. Forse potremmo sviluppare farmaci per rallentare il processo di invecchiamento.
In effetti, una recente scoperta intrigante ma molto preliminare di Steven Horvath, un professore di genetica umana all’Università della California, a Los Angeles, che ha sviluppato il concetto di orologio epigenetico, suggerisce che potrebbe essere possibile. Ma molti ricercatori rimangono scettici.
Informazione mancante
È importante ricordare che non ci sono prove che i cambiamenti di metilazione del DNA usati nell’orologio epigenetico siano qualcosa di più che un sottoprodotto dell’invecchiamento. In effetti, potrebbero non determinare il nostro invecchiamento.
I campioni originali utilizzati nello sviluppo del modello dell’orologio sono stati prelevati prevalentemente da persone giovani e non includevano molti campioni prelevati da persone anziane. Dato ciò che già sappiamo sui cambiamenti biologici che avvengono con l’età, volevamo testare l’accuratezza dell’orologio.
Gli studi sull’invecchiamento devono tenerne conto, altrimenti rischiano di essere ingannati da qualsiasi fenomeno legato all’età che sembra associato alla metilazione del DNA.
Osservando i dati sugli anziani di due grandi studi, uno eseguito su circa 90 cervelli post mortem di anziani e l’altro su sangue proveniente da circa 1.200 persone di tutte le età, abbiamo potuto confrontare due modelli di orologi epigenetici con i nostri risultati di metilazione del DNA.
La nostra analisi delle prestazioni dell’orologio mostra che l’età epigenetica non si muove a un ritmo costante per tutta la vita e che si comporta in modo diverso nei diversi tessuti. Invece, l’orologio rallenta mentre invecchiamo, in particolare quando entriamo nella vecchiaia.
Abbiamo trovato prove evidenti che le età delle persone sono state sistematicamente sottovalutate dall’orologio epigenetico, una volta che le persone avevano più di 60 anni. Al momento, non sappiamo perché il cambiamento della metilazione del DNA rallenta in questo modo e quali siano i meccanismi dietro questo fenomeno.
Sapevamo già che i cambiamenti della metilazione del DNA non sono lineari nel corso della vita. L’orologio è stato aggiornato per tenere conto, ad esempio, dei grandi cambiamenti in atto durante l’infanzia e l’adolescenza. Con la quantità di dati ora disponibili, sono possibili orologi più dettagliati e precisi per specifici tessuti e fasce di età.
Se riusciamo a eliminare la discrepanza tra metilazione del DNA ed età cronologica, cosa significa veramente accelerazione dell’età? Se è diversa per le diverse parti del corpo, è probabile che sia correlata a qualche meccanismo di invecchiamento centrale?
In definitiva, il nostro lavoro mostra che i ricercatori devono stare attenti quando usano l’orologio epigenetico per stimare l’età. L’accelerazione dell’età sembra davvero essere dipendente dall’età e occorre prestare attenzione nell’interpretazione di eventuali associazioni di accelerazione dell’età. Ad esempio, mostriamo che sembra esserci un’accelerazione dell’età nella malattia di Alzheimer, ma questa si rivela un’illusione statistica prodotta dal rallentamento dell’orologio e dal fatto che la malattia di Alzheimer è progressiva.
L’orologio epigenetico è uno strumento utile per i ricercatori, ma data la natura limitata del profilo di metilazione del DNA su cui si basa l’orologio, prenderlo al valore nominale potrebbe portare a risultati fuorvianti.
ENGLISH
Epigenetics, the science of how environmental factors affect our genes, is a promising way to understand the link between the two and aging in general.
Scientists believe that it is possible to distinguish between two types of age: biological age, a measure of how the body works and chronological age, your age in years.
Epigenetics, the science of how environmental factors affect our genes, is a promising way to understand the link between the two and aging in general.
DNA methylation is a mechanism used by cells to control gene expression, regardless of whether (and when) a gene is turned on or off. This process differs between cells and tissues and has been shown to change gradually with age. The methylation level can therefore help determine the age of the tissues.
By tracking how age affects DNA methylation levels throughout life, scientists have created an epigenetic clock. This is a method widely used to determine biological age from a DNA methylation sample based on hundreds of epigenetic markers. But our new research, published in Genome Biology, suggests that the method is not as reliable as previously thought.
The most commonly used version of the watch was originally developed from a vast collection of data taken from a range of different types of fabrics.
Where tissue samples come from anonymous donors, the epigenetic clock allows researchers to estimate their chronological age, more or less a few years. Focusing on biological age, it has been proposed that the epigenetic clock reflects our "true" cellular age. This can be changed by our health or by the environment in which we live.
Many studies have explored the acceleration of age, that is, how our watches can be accelerated by disease or the environment and even how this could be related to the risk of death. In essence, this method calculates the difference between chronological and biological age for a group of people. So let's take this difference and check if it is related to the profile of people suffering from a certain disease.
This probably allows researchers to examine developmental changes, cumulative environmental effects and cellular aging. But there has also been a stir around it, including expensive consumer testing products.
Knowing more about how our bodies age and the tempting possibility that in the future we may be able to slow down, stop, or even reverse the process, makes the epigenetic clock of great interest. Maybe we could develop drugs to slow down the aging process.
Indeed, a recent intriguing but very preliminary discovery by Steven Horvath, a professor of human genetics at the University of California, Los Angeles, who developed the concept of epigenetic clock, suggests that it may be possible. But many researchers remain skeptical.
Missing information
It is important to remember that there is no evidence that the DNA methylation changes used in the epigenetic clock are more than a byproduct of aging. In fact, they may not determine our aging.
The original samples used in the development of the watch model were mainly taken by young people and did not include many samples taken by older people. Given what we already know about biological changes that occur with age, we wanted to test the accuracy of the watch.
Aging studies must take this into account, otherwise they risk being deceived by any age-related phenomenon that seems associated with DNA methylation.
Looking at the data on the elderly from two large studies, one performed on approximately 90 post-mortem brains of the elderly and the other on blood from approximately 1,200 people of all ages, we were able to compare two models of epigenetic clocks with our methylation results of DNA.
Our analysis of the watch's performance shows that epigenetic age does not move at a constant rate throughout life and that it behaves differently in different tissues. Instead, the clock slows down as we age, particularly when we enter old age.
We found clear evidence that people's ages were systematically underestimated by the epigenetic clock once people were over 60 years old. At the moment, we do not know why the change in DNA methylation slows down in this way and what the mechanisms behind this phenomenon are.
We already knew that changes in DNA methylation are not linear throughout life. The clock has been updated to take into account, for example, the great changes taking place during childhood and adolescence. With the amount of data now available, more detailed and accurate watches are possible for specific fabrics and age groups.
If we can eliminate the discrepancy between DNA methylation and chronological age, what does age acceleration really mean? If it is different for different parts of the body, is it likely to be related to some central aging mechanism?
Ultimately, our work shows that researchers need to be careful when using the epigenetic clock to estimate age. Age acceleration really seems to be age dependent and care should be taken when interpreting any age acceleration associations. For example, we show that there seems to be an acceleration of age in Alzheimer's disease, but this proves to be a statistical illusion produced by the slowing of the clock and by the fact that Alzheimer's disease is progressive.
The epigenetic clock is a useful tool for researchers, but given the limited nature of the DNA methylation profile on which the clock is based, taking it at face value could lead to misleading results.
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