Gli orologi epigenetici mostrano l'età biologica a livello di tipo cellulare / Epigenetic Clocks Show Biological Age at Cell-Type Resolution
Gli orologi epigenetici mostrano l'età biologica a livello di tipo cellulare / Epigenetic Clocks Show Biological Age at Cell-Type Resolution
Gli scienziati della Chinese Academy of Sciences e della Monash University riferiscono di aver sviluppato un nuovo metodo per misurare l'invecchiamento biologico nei singoli tipi di cellule. Il nuovo strumento offre una comprensione più dettagliata di come le cellule invecchiano, fornendo approfondimenti su malattie come l'Alzheimer e le patologie epatiche, aprendo la strada a valutazioni della salute più precise e terapie mirate, secondo i ricercatori che hanno pubblicato il loro studio " Orologi epigenetici specifici per tipo di cellula per quantificare l'età biologica a risoluzione di tipo di cellula " in Aging.
L'età biologica si riferisce all'età biologica del corpo di una persona, che può differire dalla sua età effettiva in anni. In genere, l'età biologica viene stimata utilizzando "orologi epigenetici", che si basano su modelli di metilazione del DNA collegati all'invecchiamento. I metodi standard analizzano tutte le cellule di un tessuto specifico contemporaneamente, rendendo difficile comprendere i processi di invecchiamento nei diversi tipi di cellule che costituiscono il tessuto.
Per risolvere questo problema, il gruppo ha analizzato campioni di DNA da tessuti cerebrali ed epatici umani per creare un nuovo strumento di analisi. Con l'aiuto di modelli informatici avanzati, hanno studiato i cambiamenti nella metilazione del DNA in campioni di individui sani e malati. Isolando l'invecchiamento biologico all'interno di specifici tipi di cellule, il gruppo ha potuto comprendere meglio come questi cambiamenti contribuiscano a malattie come l'Alzheimer o le patologie epatiche.
Quantificazione accurata dell'età biologica
"La capacità di quantificare accuratamente l'età biologica potrebbe aiutare a monitorare e controllare l'invecchiamento sano. Gli orologi epigenetici sono emersi come strumenti promettenti per stimare l'età biologica, tuttavia sono stati sviluppati da tessuti eterogenei in massa e sono quindi compositi di due processi di invecchiamento, uno che riflette il cambiamento della composizione del tipo cellulare con l'età ed un altro che riflette l'invecchiamento dei singoli tipi cellulari. C'è quindi la necessità di sezionare e quantificare queste due componenti degli orologi epigenetici e di sviluppare orologi epigenetici che possano produrre stime dell'età biologica alla risoluzione del tipo cellulare", scrivono gli investigatori.
"Qui dimostriamo che nel sangue e nel cervello, circa il 39% e il 12% dell'accuratezza di un orologio epigenetico è guidato da cambiamenti sottostanti nei sottoinsiemi di linfociti e neuroni, rispettivamente. Utilizzando il tessuto cerebrale e epatico come prototipi, costruiamo e convalidiamo orologi di metilazione del DNA specifici per neuroni ed epatociti e dimostriamo che questi orologi specifici per tipo di cellula forniscono stime migliorate dell'età cronologica nei corrispondenti tipi di cellule e tessuti.
"Abbiamo scoperto che gli orologi specifici dei neuroni e della glia mostrano un'accelerazione dell'età biologica nella malattia di Alzheimer, con un effetto più forte per la glia nel lobo temporale. Inoltre, i CpG di questi orologi mostrano una piccola ma significativa sovrapposizione con l'orologio DamAge causale, che mappa i geni chiave implicati nella neurodegenerazione. L'orologio degli epatociti si trova accelerato nel fegato in varie condizioni patologiche. Al contrario, gli orologi non specifici del tipo di cellula non mostrano un'accelerazione dell'età biologica, o lo fanno solo marginalmente.
Lo studio ha rivelato che alcune cellule cerebrali, come i neuroni e la glia, invecchiano più velocemente nelle persone con malattia di Alzheimer, il che suggerisce che l'invecchiamento di specifici tipi di cellule gioca un ruolo critico nella neurodegenerazione. Nelle malattie del fegato, come la steatosi epatica e l'obesità, l'orologio delle cellule epatiche ha mostrato segni di invecchiamento accelerato, rendendolo uno strumento migliore rispetto ai metodi precedenti per rilevare problemi al fegato.
La loro ricerca evidenzia l'importanza fondamentale della precisione nella ricerca sull'invecchiamento, consentendo approfondimenti sul processo di invecchiamento e progressi significativi nella prevenzione, diagnosi e trattamento delle malattie legate all'età, sottolinea il gruppo scientifico.
ENGLISH
Scientists from the Chinese Academy of Sciences and Monash University report that they have developed a new method to measure biological aging in individual cell types. The new tool offers a more detailed understanding of how cells age, providing insights into diseases such as Alzheimer’s and liver pathologies, leading the way for more precise health assessments and targeted therapies, according to the researchers who published their study “Cell-type specific epigenetic clocks to quantify biologicTo address this, the team analyzed DNA samples from human brain and liver tissues to create a new analysis tool. With the help of advanced computer models, they studied changes in DNA methylation in samples from healthy and diseased individuals. By isolating biological aging within specific cell types, the team could better understand how these changes contribute to diseases like Alzheimer’s or liver conditions.
Accurately quantifying biological age
“The ability to accurately quantify biological age could help monitor and control healthy aging. Epigenetic clocks have emerged as promising tools for estimating biological age, yet they have been developed from heterogeneous bulk tissues, and are thus composites of two aging processes, one reflecting the change of cell-type composition with age and another reflecting the aging of individual cell-types. There is thus a need to dissect and quantify these two components of epigenetic clocks, and to develop epigenetic clocks that can yield biological age estimates at cell-type resolution,” write the investigators.al age at cell-type resolution” in Aging.
Biological age refers to how old a person’s body is biologically, which may differ from their actual age in years. Typically, biological age is estimated using “epigenetic clocks,” which rely on DNA methylation patterns linked to aging. Standard methods analyze all the cells from a specific tissue at once, making it difficult to understand the aging processes in the different cell types that constitute the tissue.
To address this, the team analyzed DNA samples from human brain and liver tissues to create a new analysis tool. With the help of advanced computer models, they studied changes in DNA methylation in samples from healthy and diseased individuals. By isolating biological aging within specific cell types, the team could better understand how these changes contribute to diseases like Alzheimer’s or liver conditions.
Accurately quantifying biological age
“The ability to accurately quantify biological age could help monitor and control healthy aging. Epigenetic clocks have emerged as promising tools for estimating biological age, yet they have been developed from heterogeneous bulk tissues, and are thus composites of two aging processes, one reflecting the change of cell-type composition with age and another reflecting the aging of individual cell-types. There is thus a need to dissect and quantify these two components of epigenetic clocks, and to develop epigenetic clocks that can yield biological age estimates at cell-type resolution,” write the investigators.
“Here we demonstrate that in blood and brain, approximately 39% and 12% of an epigenetic clock’s accuracy is driven by underlying shifts in lymphocyte and neuronal subsets, respectively. Using brain and liver tissue as prototypes, we build and validate neuron and hepatocyte specific DNA methylation clocks and demonstrate that these cell-type specific clocks yield improved estimates of chronological age in the corresponding cell and tissue-types.
“We find that neuron and glia specific clocks display biological age acceleration in Alzheimer’s Disease with the effect being strongest for glia in the temporal lobe. Moreover, CpGs from these clocks display a small but significant overlap with the causal DamAge-clock, mapping to key genes implicated in neurodegeneration. The hepatocyte clock is found accelerated in liver under various pathological conditions. In contrast, non-cell-type specific clocks do not display biological age-acceleration, or only do so marginally.
The study revealed that certain brain cells, like neurons and glia, age faster in people with Alzheimer’s disease, suggesting that the aging of specific cell types plays a critical role in neurodegeneration. In liver diseases, such as fatty liver disease and obesity, the clock for liver cells showed signs of accelerated aging, making it a better tool than previous methods for detecting liver problems.
Their research highlights the critical importance of precision in aging research, allowing deeper insights into the aging process and significant advancements in the prevention, diagnosis, and treatment of age-related diseases, points out the scientific team.
Da:
https://www.genengnews.com/topics/omics/epigenetic-clocks-show-biological-age-at-cell-type-resolution/
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