Wissenschaftler haben mit antiken Viren eine „Retro-Zeit“-Uhr geschaffen DNA Marker zur Vorhersage des biologischen Alters, die neue Erkenntnisse über das Altern liefern. Diese Entdeckung könnte zu neuen Anti-Aging-Behandlungen führen.

Forscher am Weill Cornell Medical College haben in Zusammenarbeit mit dem Epigenetik-Unternehmen TruDiagnostic DNA-Marker identifiziert, die mit Retroelementen – alten viralen genetischen Überresten in unseren Genen – assoziiert sind und als hochpräzise epigenetische Uhren zur Vorhersage des chronologischen Alters fungieren. Diese Ergebnisse legen nahe, dass bestimmte Retroelemente im menschlichen Genom eine Rolle beim Alterungsprozess spielen könnten.

Es ist bekannt, dass Retroelemente die Genregulation, Genexpression, die genomische Stabilität und den Verlauf verschiedener menschlicher Krankheiten beeinflussen, ihr Potenzial als Biomarker des Alterns ist jedoch weitgehend unerforscht.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift veröffentlicht alternde ZelleDie Forscher kamen zu dem Schluss, dass diese im menschlichen Genom eingebetteten Retrouhren einzigartige Alterungssignale empfangen, die zuvor von anderen Uhren, die das chronologische Alter messen, nicht erkannt wurden. Die meisten Alterungsuhren schätzen das biologische Alter einer Person anhand von Mustern genetischer Marker – chemische Markierungen, sogenannte Methylgruppen, die sich an die DNA binden und die Expression von Genen beeinflussen. Das Methylierungsmuster der Retroelemente scheint sich mit zunehmendem Alter zu verändern, was die Aktivität bestimmter Gene zur Folge hat, was zu genetischer Instabilität, Entzündungen und altersbedingten Krankheiten führen kann.

Altern ist ein komplexer Prozess, der von genetischen, umweltbedingten und genetischen Faktoren beeinflusst wird, und Forscher suchen nach zuverlässigen Markern, die das biologische Alter vorhersagen können – ein Bild des Alters einer Person auf biochemischer Ebene, das sich auf die allgemeine Gesundheit und das Wohlbefinden auswirkt. Andererseits gibt das chronologische Alter die Anzahl der Jahre an, die eine Person gelebt hat. Je nach Person korrelieren die beiden möglicherweise nicht.

Bauen Sie eine alte Uhr basierend auf Retro-Elementen

Forscher eingesetzt Maschinelles Lernen Im Jahr 2011 verwendeten Forscher ein Modell von TruDiagnostic, um epigenetische Daten von 12.670 Personen im Alter von 12 bis 100 Jahren zu analysieren. Mithilfe von DNA-Methylierungsmustern, die durch Retroelemente, insbesondere menschliches Retrovirus (HERV) und lange eingestreute Kernelemente (LINEs), erzeugt wurden, entwickelten sie eine komplexe retrograde Altersuhr namens „Retro-Age“.

„Jetzt haben wir mit Retro-Age tiefere Einblicke und eine neue Perspektive auf den Alterungsprozess und ein potenziell leistungsfähiges Werkzeug zur Vorhersage des biologischen Alters“, sagte Erstautorin Dr. Leshomwa Ndlovu, Herbert J. und Anne L. Siegel Distinguished Professor of Medicine und Professor für Immunologie in der Abteilung für Infektionskrankheiten bei Weill Cornell Medicine.

Die Forscher fanden heraus, dass die Retro-Age-Uhr beim Testen verschiedener menschlicher Gewebe genau blieb, bestehende genetische Uhren ergänzte und sich sogar auf andere Säugetiere ausdehnte. KlassifizierenIhre Ergebnisse legen die Möglichkeit nahe, dass die Retroelementaktivität ein grundlegender Aspekt des Alterns verschiedener Arten sein könnte.

Eine Zeitreise zurück – der Einfluss von Umweltfaktoren

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass die beobachteten DNA-Methylierungsmuster nicht nur das Alter vorhersagen, sondern auch auf externe Faktoren wie die antiretrovirale Therapie von Menschen mit HIV reagierten. Eine HIV-Infektion beschleunigt die genetische Alterung, während eine antiretrovirale Therapie die Uhr scheinbar in gewissem Maße umkehrt. Dies deutet darauf hin, dass die Aktivität von Retroelementen durch eine Infektion und deren Behandlung beeinflusst wird und den biologischen Alterungsprozess bei HIV-infizierten Personen beeinflusst.

„Die Reaktivierung spezifischer Retroelemente nimmt mit dem Alter zu, was zu biologischen Alterserscheinungen wie Entzündung, Zellalterung und Instabilität führen kann“, sagte Dr. Michael Corley, Assistenzprofessor für Immunologie in der Abteilung für Infektionskrankheiten am Weill Cornell Medical College Co-Autor der Studie. „Unsere Ergebnisse legen nahe, dass retrograde Uhren bisher unentdeckte Aspekte des biologischen Alterns erfassen und möglicherweise die Tür für zukünftige Behandlungen dieser und anderer altersbedingter Erkrankungen öffnen.“

Die Überwachung der Retroelementaktivität könnte dabei helfen, die Wirksamkeit von Anti-Aging-Behandlungen, die Gesundheitsergebnisse in alternden Gesellschaften und die Auswirkungen von Lebensstiländerungen auf das biologische Altern zu verfolgen, sagten die Forscher.

Drs. Ndlovu und Corley planen, neue Behandlungen oder therapeutische Interventionen für altersbedingte Krankheiten zu erforschen, indem sie auf genetische Bedingungen spezifischer Retroelemente im menschlichen Genom abzielen. Sie stellen fest, dass dieser Ansatz letztendlich die biologischen Auswirkungen des Alterns umkehren oder abmildern und so die Gesundheit und Lebensdauer eines Menschen verbessern kann.

Referenz: „Retrogrades Altern: ein einzigartiger genetischer Biomarker des Alterns, erfasst durch DNA-Methylierungszustände von Retroelementen“ von Lishomwa C. Ndhlovu, Matthew L. Bendall, Varun Dwaraka, Alina P.S. Pang, Nicholas Dopkins, Natalia Carreras, Ryan Smith, Douglas F. Nixon und Michael J. Corley, 2. August 2024. alternde Zelle.
doi: 10.1111/acel.14288

Die in dieser Geschichte erwähnte Forschung wurde zuvor finanziert Nationale Gesundheitsinstitutemit den Zuschüssen R01AG082056, R01HL160392, R01MH134391 und UM1AI164559​(ACEL14288).