Co badanie metylacji DNA może powiedzieć o Twoim zdrowiu?

Według dr. Mercoli

Ryan Smith jest założycielem TruDiagnostic, komercyjnego systemu testowania, który pozwala określić wiek biologiczny, który w zależności od stanu zdrowia może być inny niż wiek chronologiczny. Może to być niezwykle przydatne narzędzie, ponieważ potrzeba obiektywnego wskaźnika, który pozwoli określić czy dany styl życia i interwencje rzeczywiście poprawiają stan zdrowia.

Firma TruDiagnostic została założona w marcu 2020 roku, zaraz po wybuchu pandemii COVID, a pierwsze komercyjne testy zostały udostępnione w lipcu tego roku. Od tego czasu firma uruchomiła ponad 30 obecnie trwających badań klinicznych dotyczących różnych interwencji. Sprawdzają również, w jaki sposób COVID-19 wpływa na wskaźniki zdrowia i długowieczności.

„Opracowaliśmy nowe algorytmy, nowe sposoby odczytywania markerów metylacji DNA, które mierzymy pod kątem innych funkcjonalnych korzyści zdrowotnych” - powiedział Smith. „Metylacja DNA to naprawdę solidna platforma. Ale jest to również nowość. Mamy nawet sposoby, aby sprawdzić, na ile arszeniku, metali ciężkich lub tworzyw sztucznych dana osoba była narażona w ciągu życia.

Warto zdać sobie sprawę, że ta platforma epigenetyczna może zmienić każdą dziedzinę medycyny w zakresie diagnostyki. Ponadto może nam wiele powiedzieć o różnych obszarach medycyny i naprawdę pasuje do obecnych potrzeb w diagnostyce wielu chorób.

Tak więc jestem bardzo podekscytowany tą dziedziną, szczególnie aspektem dotyczącym starzenia się – jak określić ilościowo ten proces. Mam nadzieję, że kiedyś uda się go odwrócić, abyśmy mogli osiągnąć naprawdę dobre wyniki w poprawie stanu zdrowia i długości życia ludzi, dzięki czemu nie tylko będą żyć dłużej, ale także wieść wysokiej jakości życie”.

Co to jest metylacja DNA?

Idea metylacji epigenetycznej jest zakorzeniona w koncepcji, że każda komórka w organizmie człowieka ma dokładnie to samo DNA, ale wyraża to DNA na bardzo różne sposoby. Na przykład komórki skóry nie wyrażają tych samych genów, co komórki serca.

Obecnie wiemy, że ekspresja genów jest regulowana częściowo poprzez czynniki epigenetyczne. Gdy komórki różnicują się w różne rodzaje tkanek, zmieniają ekspresję genów poprzez czynniki epigenetyczne, aby regulować, które geny są włączane, a które wyłączane.

„Porównuję to do żarówki. Możesz poprosić inżyniera, aby spojrzał na żarówkę i powiedział dokładnie, do czego służy i jak ją włączyć, ale jeśli nie wiesz, czy jest włączona, czy wyłączona, to nie wiesz po co została stworzona. Tak samo jest z naszymi komórkami.

Pomysł zmierzenia, w jaki sposób geny są włączane lub wyłączane w był znany od dawna, ale dopiero niedawno został przeskalowany do platformy, na której możemy faktycznie zbadać to na dużą skalę. Zatem to, co mierzymy, to metylacja DNA”.

Metylacja DNA to wyciszenie transkrypcji genów. Geny mają miejsca promotorowe na początku nici DNA; w tych miejscach mierzona jest metylacja. Poziom metylacji w miejscu promotora koreluje ze stopniem ekspresji danego genu.

„Odwrotny proces do metylacji to tak zwana acetylacja, która umożliwia transkrypcję genów [tj. włączenie genu]. Mierzy się tylko metylację DNA” – wyjaśnił Smith.

To, co jest mierzone, nie jest zdolnością organizmu do metylacji lub braku metylacji. Mierzona jest rzeczywista ekspresja DNA. I w przeciwieństwie do konwencjonalnych testów genetycznych, takich jak 23andMe, które się wykonuje tylko raz, metylację DNA można mierzyć wielokrotnie, ponieważ rzeczywista ekspresja DNA jest zmienna w czasie.

Metylacja i starzenie DNA

Starzenie się biologiczne było jedną z pierwszych rzeczy, na które zwrócono uwagę przy użyciu tej platformy, ponieważ istnieje wysoka korelacja między metylacją DNA a starzeniem się. Publikacje na ten temat sięgają 2009 r. W 2013 r. dr Steven Horvath stworzył chronologicznie wyszkolony zegar metylacji, który przy zaledwie kilku nanogramach DNA może pomóc określić wiek biologiczny danej osoby. Dr Ryan stwierdził:

„To pokazało, że starzenie się można faktycznie bardzo, bardzo dokładnie określić ilościowo. Proces starzenia może odpowiadać za wiele problemów zdrowotnych związanych z wiekiem.

Należy zauważyć, że starzenie się jest głównym czynnikiem ryzyka wszystkich chorób przewlekłych i zgonów. Jeśli chcesz zapobiec rozwojowi chorób związanych z wiekiem, warto rozważyć interwencje stylu życia zapobiegające starzeniu się.

To jest cel, chociaż bardzo trudny do zmierzenia i zrealizowania, ponieważ do tej pory wiek chronologiczny był naszym jedynym pomiarem. Wszyscy znamy ludzi po siedemdziesiątce, którzy wyglądają jak po pięćdziesiątce. Wszyscy znamy osoby po pięćdziesiątce, które wyglądają jak po siedemdziesiątce. Tak więc wiek chronologiczny nigdy nie był najlepszym miernikiem. Wskaźnik na poziomie molekularnym może dać nam znacznie lepsze wyobrażenie o tym, jak się starzejemy”.

Epigenetyka jest wciąż w powijakach. Istnieje wiele fascynujących obszarów badań w zakresie tej dziedziny. Na przykład, na rynku są już produkty, które są w stanie pomóc zdiagnozować do 50 rodzajów nowotworów na podstawie jednego badania krwi.

Naukowcy szukają również zegarów senolitycznych, które mogą być przydatne w leczeniu COVID, ponieważ mogą informować o ogólnym obciążeniu starzeniem się organizmu i możliwości skorzystania z produktów senolitycznych.

Metylacja DNA a długość telomerów

Jedną z technik stosowanych w przeszłości do oceny starzenia biologicznego był pomiar długości telomerów. Zarówno dr Smith, jak i ja zgadzamy się, że zegary epigenetyczne są znacznie lepsze w tym celu.

Telomery to sekwencje na końcu DNA. Za każdym razem, gdy komórka przechodzi replikację, dochodzi do utraty części telomerów, które z czasem stają się coraz krótsze. W końcu może dojść do utraty prawdziwego DNA. W miarę skracania się telomerów komórka może zacząć doświadczać problemów.

„Telomery przez wiele lat były uważane za złoty standard starzenia. Jest to proces, który silnie koreluje z wiekiem danej osoby, ponieważ z wiekiem rośnie liczba replikacji i dochodzi do skrócenia telomerów” - powiedział dr Smith.

Jednak w bezpośrednich porównaniach metylacja DNA jest znacznie bardziej skorelowana z procesem starzenia niż telomery. Co ważniejsze, jest również lepszym predyktorem dla wyników zdrowotnych.

„Zatem, jeśli naprawdę staramy się przewidzieć stan zdrowia, starzenie się i rokowanie podczas choroby, metylacja DNA jest o wiele lepszym predyktorem” – powiedział dr Smith. „To powiedziawszy, długość telomerów nadal jest jednym z biomarkerów starzenia. To osobny proces.

Nawet gdyby długość telomerów nigdy się nie zmniejszyła, nadal byłoby widoczne biologiczne starzenie się związane z metylacją. Jeśli metylacja nie przyśpiesza starzenia się, nadal można obserwować starzenie się wynikające ze skrócenia telomerów. Tak więc istnieją dwa oddzielne procesy.

W niedawnym przeglądzie faktycznie przeanalizowano te dwa procesy i starano się ocenić jak duży wpływ mają one na różnice w procesie starzenia się. Zaobserwowano, że około 2% zmienności fenotypu starzenia się wynikało z długości telomerów, podczas gdy około 35% wynikało z epigenetycznych zegarów metylacji.

Tak więc, chociaż oba procesy są ważne, zdecydowanie uważamy, że zegary metylacji DNA mają większy wpływ na proces starzenia się i są lepszym wskaźnikiem. Jednak biorąc to pod uwagę, możemy również oszacować długość telomerów poprzez metylację DNA i jest to jedna z rzeczy, którą się obecnie zajmujemy”.

Metylacja DNA i wyniki COVID

Podczas pandemii COVID dr Smith współpracował z wydziałem immunologii Uniwersytetu Cornell, przyglądając się metylacji DNA i wynikom COVID. Byli w szczęśliwej sytuacji, ponieważ mogli porównać pomiary sprzed COVID z pomiarami po COVID u pacjentów, którzy byli rutynowo badani przed wybuchem pandemii.

„Zaobserwowaliśmy kilka naprawdę interesujących rzeczy związanych z COVID-19 i starzeniem się” – powiedział dr Smith. Pierwszą rzeczą, jaką zauważyli, było skrócenie długości telomerów. Kilka badań wykazało, że długość telomerów zmniejsza się wraz z ekspozycją na COVID.

„Nie mogę jeszcze spekulować na temat mechanizmu tego zjawiska, ale na pewno wiemy, że kilka badań dotyczących pomiaru długości telomerów zakończyło się podobnymi wynikami” – powiedział dr Smith. Odkryto również ciekawą różnicę w starzeniu biologicznym związane z wiekiem chronologicznym.

Bardzo małe komórki macierzyste podobne do embrionów (VSEL)

Wśród najbardziej obiecujących dostępnych obecnie terapii przeciwstarzeniowych znajdują się bardzo małe, podobne do embrionów komórki macierzyste (VSEL). Są one tak małe, że z łatwością przechodzą przez naczynia włosowate płuc, więc po podaniu dożylnym mogą rozprzestrzenić się po organizmie, nie ulegając rozkładowi ani zniekształceniu.

Organizm człowieka ma mechanizmy, które uzupełniają VSEL. To jedna ze strategii, których używa organizm, aby zachować zdrowie. VSEL są pobierane z krwi obwodowej, w przeciwieństwie do zwykłych komórek macierzystych. Są autologiczne, co oznacza, że pochodzą z organizmu danej osoby. Nie są pobierane ze szpiku kostnego ani tkanki tłuszczowej, które są dwoma najczęstszymi źródłami komórek macierzystych.

Co ważne, VSEL są pluripotencjalne, co oznacza, że mogą różnicować się w prawie każdą tkankę organizmu, podczas gdy mezenchymalne komórki macierzyste nie mają tak dużej zdolności do różnicowania. To, jak sądzę, sprawia, że VSEL jest idealną terapią przeciwstarzeniową.

Inne obiecujące strategie przeciwstarzeniowe

Senolityki również zapowiadają się obiecująco. Te substancje usuwają starzejące się komórki, które utraciły zdolność do reprodukcji. Taka komórka nie jest w stanie prawidłowo funkcjonować, co w rezultacie prowadzi do powstania stanu zapalnego.

Senolityki selektywnie identyfikują starzejące się komórki i niszczą je. To właśnie oznacza terapia senolityczna. „Seno” oznacza starzejącą się komórkę, a „lityczny” oznacza jej zniszczenie.

Inną interesującą techniką jest plazmafereza, czyli wymiana osocza. Według wyników badań, w których układy naczyniowe starych i młodych myszy były ze sobą połączone, tak że myszy zaczęły dzielić się ze sobą krwią, starsze myszy doświadczyły efektu odmładzającego, a młodsze myszy doświadczyły szybszego starzenia.

Doprowadziło to naukowców do postawienia teorii, że w naszej krwi może znajdować się coś, co wpływa na starzenie się i fenotypowy proces zdrowotny. Jedną z ewolucji tej hipotezy jest przefiltrowanie osocza, dodanie do niego jednego lub kilku nowych składników, a następnie ponowne wprowadzenie go do organizmu danej osoby.

Strategie stylu życia pomagające obniżyć wiek biologiczny

Na zakończenie przedstawiamy listę strategii niskiego ryzyka, które mogą znacznie przyczynić się do obniżenia wieku biologicznego:

• Optymalizacja poziomu witaminy D — Najlepiej utrzymywać poziom witaminy D we krwi w zakresie od 60 ng/ml do 80 ng/ml. Dr Smith przytacza wyniki badania interwencyjnego, w którym uczestnicy z nadwagą obniżyli swój wiek biologiczny średnio o 1,8 roku, przyjmując doustnie zaledwie 4000 IU witaminy D dziennie przez 16 tygodni
• Optymalizacja elastyczności metabolicznej — Podstawowe strategie obejmują ograniczone czasowo jedzenie lub okresowy post, spożywanie ostatniego posiłku każdego dnia co najmniej trzy godziny przed snem oraz dietę bogatą w zdrowe tłuszcze i ubogą w rafinowane węglowodany, aby zoptymalizować wrażliwość na insulinę
• Regularne ćwiczenia
• Zarządzanie stresem — Według dr Smitha osoby, które regularnie medytują lub angażują się w inne strategie redukcji stresu, starzeją się wolniej niż osoby, które tego nie robią
• Ograniczenie spożycia tłuszczów nienasyconych — Kwasy tłuszczowe omega-6, w szczególności kwas linolowy (LA), są szczególnie szkodliwe. LA jest bardzo podatny na utlenianie, co powoduje stres oksydacyjny w komórkach, który może trwać nawet przez dekadę. Warto więc wyeliminować oleje roślinne (z nasion) zawierające duże ilości LA z diety, zwłaszcza jeśli stosujesz standardową amerykańską dietę, w której od 20% do 25% przyjmowanych kalorii może stanowić LA. Uważam, że kwasy tłuszczowe omega-6 to jedni z głównych winowajców masowego wzrostu chorób zwyrodnieniowych. Przed pojawieniem się przetworzonej żywności typowe spożycie LA wynosiło około 2%