I ricercatori identificano firme molecolari comuni dell'invecchiamento nei mammiferi / Researchers Identify Shared Molecular Signatures of Aging Across Mammals

 I ricercatori identificano firme molecolari comuni dell'invecchiamento nei mammiferi / Researchers Identify Shared Molecular Signatures of Aging Across Mammals

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Matrice di espressione genica / A gene-expression matrix

Gli “orologi trascrittomici” offrono un nuovo modo per monitorare l’invecchiamento e la mortalità e testare gli interventi.

Un gruppo di ricercatori della Harvard Medical School presso il Brigham and Women's Hospital ha scoperto che diversi tessuti negli esseri umani ed in altre tre specie di mammiferi condividono cambiamenti comuni nell'espressione genica con l'avanzare dell'età.

La ricerca, pubblicata il 27 maggio su Nature, rivela segnali conservati di invecchiamento e declino della salute ed introduce nuovi strumenti computazionali, soprannominati "orologi trascrittomici", che potrebbero essere utilizzati in laboratorio per misurare l'età di un organismo, prevederne la mortalità ed identificare i processi che contribuiscono alla malattia ed al deterioramento della salute.

"Abbiamo scoperto che la maggior parte dei tipi di cellule condividono questi cambiamenti molecolari conservati con l'età, nonostante abbiano origini e funzioni molto diverse, dalle cellule immunitarie e cellule staminali alle cellule epatiche e muscolari", ha affermato il primo autore Alexander Tyshkovskiy, docente di medicina presso la Harvard Medical School al Brigham and Women's e ricercatore nel laboratorio di Vadim Gladyshev, che si concentra sull'invecchiamento, sul controllo della durata della vita e sul ringiovanimento.

Gli stessi cambiamenti nell'espressione genica si sono rivelati "predittivi anche del tempo di sopravvivenza negli esseri umani", ha affermato Tyshkovskiy. Nei topi, questi modelli di espressione sono cambiati in risposta a malattie croniche e interventi che modulano la durata della vita, come la restrizione calorica. Nelle cellule coltivate in laboratorio, sono cambiati in risposta a stress come le radiazioni e la coltura prolungata, collegando il danno cellulare all'invecchiamento dei tessuti e dell'organismo.

Per condurre lo studio, i ricercatori, tra cui collaboratori dell'Università di Tohoku in Giappone, hanno utilizzato oltre 11.000 profili di espressione genica, o trascrittomi. Hanno analizzato quali geni venivano attivati ​​in più di 25 tessuti in quattro specie di mammiferi (topo, ratto, macaco e uomo) durante l'invecchiamento ed in risposta a interventi noti per accorciare o prolungare la durata della vita.

Sfruttando questa risorsa, il gruppo ha sviluppato orologi biologici multi-specie e multi-tessuto accurati che stimano l'età cronologica e la mortalità prevista in base all'attività genica. Gli orologi trascrittomici forniscono quindi una serie di strumenti per valutare l'età biologica, ovvero un metodo per misurare l'età in base alla funzione cellulare piuttosto che al tempo trascorso dalla nascita, in diversi tessuti e specie.

Esistono altri strumenti per stimare l'età cronologica e gli esiti correlati alla durata della vita, tra cui gli orologi epigenetici basati sulla metilazione del DNA. Tyshkovskiy e colleghi hanno dimostrato che i loro orologi trascrittomici raggiungono prestazioni comparabili, offrendo al contempo una maggiore interpretabilità biologica.

Il gruppo ha suddiviso le variazioni dell'espressione genica in moduli che rappresentano diversi processi biologici, come l'infiammazione, la produzione di energia e l'organizzazione della matrice extracellulare. Gli autori hanno sviluppato orologi trascrittomici individuali per ciascun modulo. Hanno quindi dimostrato che diverse malattie e interventi medici o sullo stile di vita possono influenzare l'età biologica attraverso processi primari distinti.

"Questi orologi biologici rappresentano un potenziale nuovo metodo per misurare l'invecchiamento in modo più dettagliato e potrebbero aiutare a prevedere il rischio di malattie e mortalità, a caratterizzare gli effetti dei trattamenti ed a personalizzare le cure in base all'età biologica", ha affermato Gladyshev, professore di medicina presso la Harvard Medical School al Brigham and Women's Hospital ed autore senior dello studio.

"Le terapie future potrebbero mirare sia a specifici processi legati all'invecchiamento, come l'infiammazione od il metabolismo, sia all'invecchiamento nel suo complesso", ha aggiunto.

Gli autori sottolineano che al momento gli orologi sono strumenti di ricerca piuttosto che test clinici, e che saranno necessarie ulteriori validazioni tramite studi sull'uomo prima che possano essere utilizzati nella cura dei pazienti.

I ricercatori potrebbero utilizzare questi orologi biologici per monitorare i marcatori trascrittomici dell'invecchiamento e della mortalità in modelli murini o colture di cellule umane, valutando come una malattia od un intervento influenzino i biomarcatori molecolari associati ad una vita più breve o più lunga, senza dover attendere mesi o anni per confermare l'effettiva durata della vita.

Le ricerche future dovranno inoltre confermare se i cambiamenti trascrittomici rappresentino cause dell'invecchiamento o sue conseguenze.

ENGLISH

“Transcriptomic clocks” offer new way to track aging and mortality, test interventions.

Different tissues in humans and three other mammalian species share common gene expression changes as they age, a team led by Harvard Medical School investigators at Brigham and Women’s Hospital has discovered.

The research, published May 27 in Nature, reveals conserved signatures of aging and health decline and introduces new computational tools dubbed “transcriptomic clocks” that could be used in the laboratory to measure an organism’s age, predict its expected mortality, and identify processes that contribute to disease and health deterioration.

“We found that most cell types share these conserved molecular changes with age, despite having very different origins and functions — from immune cells and stem cells to liver cells and muscle cells,” said first author Alexander Tyshkovskiy, HMS instructor in medicine at Brigham and Women’s and an investigator in the laboratory of Vadim Gladyshev, which focuses on aging, lifespan control, and rejuvenation.

The same gene expression changes were also “predictive of prospective time to death in humans,” Tyshkovskiy said. In mice, these expression patterns changed in response to chronic diseases and lifespan-modulating interventions, such as calorie restriction. In laboratory-grown cells, they changed in response to stresses such as radiation and prolonged culturing, linking cellular damage to tissue and organismal aging.

To conduct the work, the investigators, including collaborators at Tohoku University in Japan, drew on more than 11,000 gene expression profiles, or transcriptomes. They analyzed which genes were turned on in more than 25 tissues across four mammal species (mouse, rat, macaque, and human) during aging and in response to interventions known to shorten or extend lifespan.

Using this resource, the team developed accurate multi-species, multi-tissue clocks that estimate chronological age and expected mortality based on gene activity. The transcriptomic clocks thus provide a toolkit for assessing biological age — a way of gauging age based on cell function rather than time since birth — across tissues and species.

Other tools exist to estimate chronological age and lifespan-related outcomes, including epigenetic clocks based on DNA methylation. Tyshkovskiy and colleagues showed that their transcriptomic clocks achieve comparable performance while also offering greater biological interpretability.

The team separated the gene expression changes into modules that represent different biological processes, such as inflammation, energy production, and extracellular matrix organization. The authors developed individual transcriptomic clocks for each module. They then showed that different diseases and medical or lifestyle interventions may affect biological age through distinct primary processes.

“These aging clocks represent a potential new way to measure aging in greater detail and could help predict disease and mortality risk, characterize treatment effects, and personalize care based on biological age,” said Gladyshev, HMS professor of medicine at Brigham and Women’s and senior author of the study.

“Future therapies could target both specific aging-related processes — like inflammation or metabolism — and aging as a whole,” he added.

The authors emphasize that the clocks are currently research tools rather than clinical tests, and additional validation in human studies will be needed before they can be used in patient care.

Researchers could use the clocks to track transcriptomic markers of aging and mortality in mouse models or human cell cultures, gauging how a disease or intervention affects molecular biomarkers associated with shorter or longer life without needing to wait months or years to confirm the actual lifespan.

Future work will also need to confirm whether the transcriptomic changes represent causes of aging or consequences of it.

The investigators have made their tools available to the scientific community for non-commercial use through an interactive web platform called TACO (Transcriptomic Age Calculator Online) and an R package called tAge.

Da:

https://hms.harvard.edu/news/researchers-identify-shared-molecular-signatures-aging-across-mammals?utm_source=OCERMarketingCloud&utm_medium=email&utm_campaign=06.09.2026-HMNews&utm_content=Researchers+Identify+Shared+Molecular+Signatures+of+Aging+Across+Mammals