表觀遺傳時鐘——預測衰老、疾病及死亡的個體化生物時鐘

2020-11-23 健康界

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時間對於生命意味著什麼？人有壽命，樹有年輪，燈塔水母具有不死之軀，而蜉蝣短暫的六小時生命也是一生。也許你聽說過一種流行很廣的說法，「狗一歲等於人七歲」。現在科學家們說——不，有一種更科學的算法！即表觀遺傳時鐘算法。

這是加利福尼亞大學的遺傳學家Trey Ideker團隊做得一項非常有趣的研究，引起了我們對表觀遺傳時鐘的關注。

背景：人類如何衰老是關於生命的一個重要課題，衰老是許多慢性疾病的主要風險因素之一，例如心腦血管病、結直腸癌及代謝性疾病等。自20世紀中期以來，人類壽命有了顯著增加，然而慢性病死亡率卻並沒有相應地下降。也就是說，人類壽命的延長並沒有伴隨著生命質量的提高，很多人是在不斷加重的慢性病折磨下度過漫長歲月的。近十年來科學家們發現，表觀遺傳改變對於研究人類衰老這個課題不可或缺，並提出了表觀遺傳時鐘（DNA甲基化時鐘）的概念。

表觀遺傳時鐘：即建立在與時間或年齡密切相關(r?≥?0.8)的DNA甲基化標記基礎上的一種評估方法，它可以準確地量化與年齡相關的表型和結果。也就是說，每個人衰老的速率及對疾病的敏感性是不同的，而特定DNA序列的甲基化修飾可以準確地反應人類的生物學年齡。

所以同齡人不再是同齡人。

那麼人和狗如何進行年齡匹配？

在此背景下，Trey Ideker團隊對104隻拉布拉多犬（從4周至16歲）基因組DNA甲基化形式進行研究。他們之所以選擇狗這種人類最忠實的朋友作為觀察群體，是因為它們和人類居住在同樣的環境並且接受類似的健康護理和治療。

當然，這不是最重要的！

重要的是：該研究表明狗和人類在某些具有高突變風險基因組區域有相似的與衰老相關甲基化修飾，而且至少其中的某些變化在哺乳動物身上是進化保守的。

他們得到了一個新的人狗年齡換算公式：即將狗年齡轉換為人年齡大約等於16 ln(狗年齡) + 31（就是狗實際年齡的自然對數乘以16，再加上31）。研究團隊還發現狗的表觀遺傳時鐘開始走得比人類快很多——一個兩歲大看起來象小狗的拉布拉多實際上已經步入中年，而在其生長過程中表觀遺傳時鐘逐漸慢了下來。

如此看來，每個人都有專屬於自己的表觀遺傳時鐘，DNA甲基化可以記錄人的生命軌跡，包括貧窮，飢餓的經歷，吸菸，腫瘤等都會引起相應的DNA甲基化改變。

Fiorito等對來自於12個不同國家18項研究的16，000個體進行meta分析（用教育程度來代表社會地位），結果顯示教育程度低與表觀遺傳時鐘的表觀遺傳衰老加速顯著相關，低教育水平是加速生物（表觀遺傳）衰老的獨立預測因子。

所以富人活得更久，也並不全是因為他們享受更加優越的醫療條件，表觀遺傳時鐘似乎能削弱富人與窮人之間醫療不平等帶來的負面影響。

[1] Morell, V. (2019). Here’s a better way to convert dog years to human years, scientists say. Science | AAAS. doi: 10.1126/science.aba2340

[2] Wang, T., Ma, J., Hogan, A. N., Fong, S., Licon, K., Tsui, B., ...Ideker, T. (2019). Quantitative translation of dog-to-human aging by conserved remodeling of epigenetic networks. bioRxiv, 829192. http://biorxiv.org/content/early/2019/11/04/829192.abstract

[3]Bell CG, Lowe R, Adams PD,et al. DNA methylation aging clocks: challenges and recommendations.Genome Biol. 2019 Nov 25;20(1):249.

[4]Fransquet PD, Wrigglesworth J, Woods RL,et al. The epigenetic clock as a predictor of disease and mortality risk: a systematic review and meta-analysis.Clin Epigenetics. 2019 Apr 11;11(1):62.

[5]Fiorito G,McCrory C,Robinson O,et al. Socioeconomic position, lifestyle habits and biomarkers of epigenetic aging: a multi-cohort analysis.Aging (Albany NY). 2019 Apr 14;11(7):2045-2070.

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