L'attività genica può essere utilizzata per stimare l'età biologica di una cellula. / Gene Activity Can Be Used To Estimate a Cell's Biological Age

 L'attività genica può essere utilizzata per stimare l'età biologica di una cellula. / Gene Activity Can Be Used To Estimate a Cell's Biological Age

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

Un nuovo strumento potrebbe aiutare i ricercatori a monitorare l'invecchiamento cellulare ed a scoprire modi per influenzare l'età biologica.

I ricercatori del Karolinska Institutet e dell'Università di Stoccolma hanno sviluppato un nuovo strumento che stima l'età biologica di una cellula analizzandone l'attività genica. Sulla rivista Advanced Science, dimostrano inoltre come questo strumento possa essere utilizzato per identificare le sostanze che influenzano l'invecchiamento cellulare.

L'invecchiamento è un importante fattore di rischio per molte malattie, ma mancano ancora metodi affidabili per misurare la velocità con cui le cellule invecchiano. Nel nuovo studio, i ricercatori presentano Pasta, uno strumento gratuito che calcola l'età biologica di una cellula in base ai geni attivi od inattivi.

Per sviluppare lo strumento, i ricercatori hanno analizzato i dati sull'attività genica di oltre 17.000 campioni di tessuto prelevati da persone sane. Il modello è stato poi testato su diversi set di dati indipendenti.

"I precedenti strumenti per misurare l'età biologica spesso funzionano solo per un singolo tessuto o tipo di dati, il che ne limitava l'utilità. Abbiamo creato Pasta affinché fosse ampiamente applicabile a molti tessuti, tipi di cellule e tecniche di laboratorio, in modo che tutti i gruppi di ricerca possano utilizzarlo con i dati di cui già dispongono. Con questo strumento, possiamo monitorare come le cellule cambiano nel tempo ed ottenere informazioni sui meccanismi che guidano l'invecchiamento", afferma l'autore principale Jérôme Salignon, ricercatore presso il Dipartimento di Medicina di Huddinge, Karolinska Institutet, che ha condotto lo studio insieme a Federico Pietrocola, ricercatore senior presso il Dipartimento di Biologia Cellulare e Molecolare del Karolinska Institutet, e Christian G. Riedel, professore all'Università di Stoccolma e ricercatore senior presso il Dipartimento di Medicina di Huddinge, Karolinska Institutet.

I ricercatori hanno osservato che le cellule con un'età biologica elevata spesso presentavano un'attività aumentata nei geni legati al danno al DNA ed allo stress cellulare. Lo strumento è stato anche in grado di distinguere tra cellule più vecchie, cosiddette senescenti, e cellule più giovani, simili a cellule staminali.

Nella fase successiva, Pasta è stato utilizzato per analizzare oltre tre milioni di profili genetici provenienti da database pubblici, relativi a cellule esposte a migliaia di farmaci ed alterazioni genetiche. L'analisi ha identificato sostanze e vie di segnalazione biologica che sembravano aumentare o diminuire l'età biologica delle cellule. Alcuni dei risultati sono stati successivamente confermati da esperimenti di laboratorio su cellule umane.

“Determinare in modo affidabile l'età biologica delle cellule è da tempo una sfida importante. Ora possiamo farlo utilizzando i dati di espressione genica, un tipo di dati che viene già generato di routine in moltissimi studi di ricerca. Credo che stiamo quindi entrando in una nuova era in cui l'età biologica può essere utilizzata come misura sperimentale in molti tipi diversi di studi.” Pasta apre possibilità completamente nuove per comprendere i meccanismi alla base dell'invecchiamento e per la ricerca sistematica di geni e sostanze che possono influenzarlo”, afferma Christian Riedel.

Jerome Salignon continua: 

"Questo strumento può aiutarci ad identificare potenziali candidati per future terapie contro le malattie legate all'età ed il cancro. In esperimenti di laboratorio, abbiamo validato due nuovi candidati: il pralatrexato, che ha accelerato l'invecchiamento cellulare, e la piperlongumina, che ha reso le cellule più giovani. Tuttavia, i nostri risultati si basano su esperimenti cellulari, quindi sono necessarie ulteriori ricerche prima che possano essere tradotti in trattamenti per i pazienti."

ENGLISH

A new tool could help researchers track cellular aging and uncover ways to influence biological age.

Researchers at Karolinska Institutet and Stockholm University have developed a new tool that estimates a cell’s biological age by analysing its gene activity. In the journal Advanced Science, they also demonstrate how the tool can be used to identify substances that influence cellular ageing.

Ageing is a major risk factor for many diseases, but there is still a lack of methods that can reliably measure how quickly cells age. In the new study, the researchers present Pasta, a freely available tool that calculates a cell’s biological age based on which genes are active or inactive.

To develop the tool, the researchers analysed gene activity data from more than 17,000 tissue samples taken from healthy people. The model was then tested on several independent datasets.

"Previous tools for measuring biological age often only work for a single tissue or type of data, which limited their usefulness. We built Pasta to be broadly applicable across many tissues, cell types and laboratory techniques, so that all research groups can apply it to the data they already have. With this tool, we can track how cells change over time and gain insights into the mechanisms driving ageing,” says lead author Jérôme Salignon, a researcher at the Department of Medicine, Huddinge, Karolinska Institutet, who led the study together with Federico Pietrocola, a senior researcher at the Department of Cell and Molecular Biology, Karolinska Institutet, and Christian G. Riedel, a professor at Stockholm University and a senior researcher at the Department of Medicine, Huddinge, Karolinska Institutet.

The researchers observed that cells with high biological age often exhibited increased activity in genes linked to DNA damage and cellular stress. The tool was also able to distinguish between older, so-called senescent cells, and more youthful, stem cell-like cells.

In the next stage, Pasta was used to analyse more than three million gene profiles from public databases where cells had been exposed to thousands of drugs and genetic alterations. The analysis identified substances and biological signalling pathways that appeared to increase or decrease the cells’ biological age. Some of the results were subsequently confirmed in laboratory experiments on human cells.

“Reliably determining the biological age of cells has long been a major challenge. We can now do this using gene expression data – a type of data that is already routinely generated in a great many research studies. I believe we are thus entering a new era in which biological age can be used as an experimental measure in many different types of studies.” Pasta opens up entirely new possibilities for understanding the mechanisms behind ageing and for systematically searching for genes and substances that can influence it,” says Christian Riedel.

Jerome Salignon continues: 

“The tool can help us identify candidates for future treatments of age-related diseases and cancer. In laboratory experiments, we validated two new candidates: pralatrexate, which accelerated cellular ageing, and piperlongumine, which made the cells more youthful. However, our results are based on cell-based experiments, so further research is needed before they can be translated into treatments for patients.

Da:

https://www.technologynetworks.com/genomics/news/gene-activity-can-be-used-to-estimate-a-cells-biological-age-415761