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研究人員發(fā)現(xiàn)與逆轉(zhuǎn)錄因子(古代病毒遺傳物質(zhì)的殘余)相關(guān)的DNA標(biāo)記
摘要：研究人員發(fā)現(xiàn)與逆轉(zhuǎn)錄因子(古代病毒遺傳物質(zhì)的殘余)相關(guān)的DNA標(biāo)記。
威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院(Weill Cornell Medicine)和表觀遺傳學(xué)公司TruDiagnostic的研究人員發(fā)現(xiàn)，在我們的基因中，與逆轉(zhuǎn)錄因子(古代病毒遺傳物質(zhì)的殘余)相關(guān)的DNA標(biāo)記，可以作為高度精確的表觀遺傳時(shí)鐘來預(yù)測(cè)實(shí)際年齡。研究結(jié)果支持了人類基因組中某些逆轉(zhuǎn)錄因子可能與衰老有關(guān)的觀點(diǎn)。
逆轉(zhuǎn)錄因子會(huì)影響基因調(diào)控、基因表達(dá)、基因組穩(wěn)定性和各種人類疾病的發(fā)展軌跡，但它們作為衰老生物標(biāo)志物的潛力在很大程度上尚未得到探索。
圖1 Retro-age：一種由逆轉(zhuǎn)錄元件的DNA甲基化狀態(tài)捕獲的獨(dú)(空)特的衰老表觀遺傳生物標(biāo)志物
這項(xiàng)研究發(fā)表在8月2日的《衰老細(xì)胞》(Aging Cell)雜志上，得出的結(jié)論是，這些嵌入人類基因組的逆轉(zhuǎn)錄因子時(shí)鐘捕捉到了以前其他測(cè)量實(shí)際年齡的時(shí)鐘無法識(shí)別的獨(dú)(空)特衰老信號(hào)。大多數(shù)衰老時(shí)鐘根據(jù)表觀遺傳標(biāo)記的模式來估計(jì)一個(gè)人的生物年齡——甲基是附著在DNA上的化學(xué)標(biāo)簽，影響基因的表達(dá)方式。逆轉(zhuǎn)錄因子的甲基化模式似乎隨著人們年齡的增長(zhǎng)而改變，導(dǎo)致一些基因更加活躍，這可能導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定、炎癥和與年齡相關(guān)的疾病。
衰老是一個(gè)復(fù)雜的過程，受遺傳、環(huán)境和表觀遺傳因素的影響，研究人員一直在追求能夠預(yù)測(cè)生物年齡的可靠標(biāo)記——在影響健康和整體福祉的生化水平上對(duì)一個(gè)人年齡的快照。另一方面，實(shí)足年齡代表一個(gè)人生活的年數(shù)。根據(jù)個(gè)人的不同，這兩者可能并不相關(guān)。
建造一個(gè)基于復(fù)古元素的老化時(shí)鐘
研究人員使用TruDiagnostic的機(jī)器學(xué)習(xí)模型分析了12,670名年齡從12歲到100歲不等的個(gè)體的表觀遺傳數(shù)據(jù)。利用由此產(chǎn)生的逆轉(zhuǎn)錄因子的DNA甲基化模式，特別是人類內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(HERV)和長(zhǎng)穿插核因子(LINEs)，他們開發(fā)了一種稱為“逆轉(zhuǎn)錄年齡”的復(fù)合逆轉(zhuǎn)錄因子年齡時(shí)鐘。
杰出醫(yī)學(xué)教授和傳染病醫(yī)學(xué)免疫學(xué)教授，第一作者Lishomwa Ndhlovu說：“現(xiàn)在，有了Retro-Age，我們對(duì)衰老過程有了更深入的了解和新的視角，并有了預(yù)測(cè)生物年齡的潛在強(qiáng)大工具?！?/div>
圖2 復(fù)合復(fù)古元素年齡和復(fù)古元素年齡V2表觀遺傳時(shí)鐘的構(gòu)建
研究人員發(fā)現(xiàn)，在測(cè)試各種人體組織時(shí)，復(fù)古時(shí)代時(shí)鐘保持準(zhǔn)確，補(bǔ)充了現(xiàn)有的表觀遺傳時(shí)鐘，甚至擴(kuò)展到其他哺乳動(dòng)物物種。他們的發(fā)現(xiàn)表明，逆轉(zhuǎn)錄因子的活性可能是不同物種衰老的一個(gè)基本方面。
圖2 復(fù)合復(fù)古元素年齡和復(fù)古元素年齡V2表觀遺傳時(shí)鐘的構(gòu)建
時(shí)光倒流——環(huán)境因素的影響
研究人員還發(fā)現(xiàn)，他們觀察到的DNA甲基化模式不僅可以預(yù)測(cè)年齡，還可以對(duì)外界因素做出反應(yīng)，比如艾滋病毒感染者接受的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療。HIV感染加速了表觀遺傳衰老，而抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療似乎在某種程度上逆轉(zhuǎn)了這一進(jìn)程。這表明逆轉(zhuǎn)錄因子活性受到感染及其治療的影響，影響HIV感染者的生物衰老過程。
“特定逆轉(zhuǎn)錄因子的再激活隨著年齡的增長(zhǎng)而增加，可能導(dǎo)致衰老的生物學(xué)特征，如炎癥、細(xì)胞衰老和基因組不穩(wěn)定，”威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院傳染病部醫(yī)學(xué)免疫學(xué)助理教授、通訊作者M(jìn)ichael Corley博士說?！拔覀兊难芯拷Y(jié)果表明，逆轉(zhuǎn)錄因子時(shí)鐘捕獲了以前未被發(fā)現(xiàn)的生物衰老方面，并可能為未來治療這些和其他與年齡相關(guān)的疾病打開大門?！?/div>
研究人員說，監(jiān)測(cè)逆轉(zhuǎn)錄因子的活性可以幫助追蹤抗衰老療法的有效性、老年人的健康狀況以及生活方式改變對(duì)生物衰老的影響。
Ndhlovu和Corley博士計(jì)劃通過針對(duì)人類基因組中特定逆轉(zhuǎn)錄因子的表觀遺傳狀態(tài)，探索與年齡相關(guān)疾病的新療法或治療干預(yù)措施。他們指出，這種方法可能最終逆轉(zhuǎn)或減輕衰老的生物效應(yīng)，延長(zhǎng)個(gè)人的健康壽命和壽命。
參考資料
[1] Retro-age: A unique epigenetic biomarker of aging captured by DNA methylation states of retroelements
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