Alte DNA-Marker sagen mithilfe einer neuen genetischen Uhr das Altern voraus

Zusammenfassung: Forscher haben eine genetische Uhr namens „Retro-Age“ entwickelt, die das biologische Alter vorhersagt, indem sie DNA-Marker aus den Überresten antiker Viren im menschlichen Genom analysiert. Diese Studie zeigt, wie sich die Reaktivierung dieser Retroelemente wie HERVs und LINEs auf Alterung, Entzündung und Genomstabilität auswirkt.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Überwachung dieser Marker dabei helfen kann, Anti-Aging-Behandlungen zu steuern und die Gesundheitsergebnisse zu verbessern, insbesondere bei Erkrankungen wie HIV. Die Forschung eröffnet auch Möglichkeiten für die Erforschung von Behandlungen, die die biologischen Auswirkungen des Alterns umkehren können.

Wichtige Fakten:

• Neue genetische Uhr„Retro-Age“ sagt das biologische Alter anhand von DNA-Markern aus alten viralen Elementen voraus.
• Wirkung auf das AlternDie Aktivität von Retroelementen ist mit Entzündungen und genetischer Instabilität im Alter verbunden.
• Therapeutisches PotenzialDiese Erkenntnisse können dabei helfen, Anti-Aging-Behandlungen zu steuern und deren Wirksamkeit zu überwachen.

Quelle: Weill Cornell University

Forscher am Weill Cornell Medical College und dem epigenetischen Unternehmen TruDiagnostic haben DNA-Tags entdeckt, die mit Retroelementen, Überresten alten viralen genetischen Materials, in unseren Genen verbunden sind und als hochpräzise genetische Uhren fungieren, die das chronologische Alter vorhersagen.

Die Ergebnisse stützen die Annahme, dass einige Retroelemente im menschlichen Genom am Altern beteiligt sein 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 am 2. August 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 ändern, wodurch einige Gene aktiver werden, was zu genomischer 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. Abhängig von der Person korrelieren die beiden möglicherweise nicht.

Bauen Sie eine alte Uhr basierend auf Retro-Elementen

Die Forscher nutzten das maschinelle Lernmodell von TruDiagnostic, um epigenetische Daten von 12.670 Personen im Alter von 12 bis 100 Jahren zu analysieren. Unter Verwendung von DNA-Methylierungsmustern, die durch Retroelemente, insbesondere menschliches Retrovirus (HERV) und lange interferierende Kernelemente (LINEs), erzeugt werden, 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 Uhr des retrograden Alterns beim Testen verschiedener menschlicher Gewebe genau blieb, bestehende genetische Uhren ergänzte und sich sogar auf andere Säugetierarten ausdehnte. Ihre 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 beeinträchtigt wird und sich somit auf den biologischen Alterungsprozess bei HIV-infizierten Menschen auswirkt.

„Die Aktivierung spezifischer Retroelemente nimmt mit zunehmendem Alter zu, was biologische Merkmale des Alterns wie Entzündungen, zelluläre Seneszenz und genomische Instabilität hervorrufen kann“, sagte Co-Autor Dr. Michael Corley, Assistenzprofessor für Immunologie in der Medizin in der Abteilung für Infektionskrankheiten der Universität Weill Cornell Medizin.

„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Retrouhren 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.

Finanzierung: Die in dieser Geschichte berichtete Forschung wurde von den National Institutes of Health mit den Zuschüssen R01AG082056, R01HL160392, R01MH134391 und UM1AI164559 (ACEL14288) finanziert.

Über diese Geschichte über Genetik und Altersforschung

Autor: Corinne Esposito
Quelle: Weill Cornell University
Kommunikation: Corinne Esposito – Weill Cornell University
Bild: Bild entnommen aus Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: Der Zugang ist offen.
„Retrogrades Altern: ein einzigartiger genetischer Biomarker des Alterns, der durch DNA-Methylierungszustände von Retroelementen erfasst wird.„Von Leshomwa Ndlovu et al. alternde Zelle

eine Zusammenfassung

Retrogrades Altern: ein einzigartiger genetischer Biomarker des Alterns, der durch DNA-Methylierungszustände von Retroelementen erfasst wird.

Die Reaktivierung von Retroelementen im menschlichen Genom wird mit dem Altern in Verbindung gebracht. Es ist jedoch noch nicht bekannt, ob der genetische Status einiger Retroelemente das chronologische Alter vorhersagen kann.

Wir liefern Beweise dafür, dass die retrograde DNA-Methylierung ortsspezifischer Elemente zur Schaffung retrograder genetischer Uhren genutzt werden kann, die das chronologische Alter im Immunsystem, in menschlichen Geweben und bei Säugetierarten im Allgemeinen genau messen.

Wir haben außerdem eine hochauflösende retrograde epigenetische Uhr entwickelt, die mit EPICv.2.0-Daten kompatibel ist und aus CpGs generiert wurde, die sich nicht mit bestehenden epigenetischen Uhren der ersten und zweiten Generation überschnitten, was auf ein einzigartiges epigenetisches Taktsignal schließen lässt, das zuvor noch nicht erfasst wurde.

Wir fanden heraus, dass retroelementbasierte epigenetische Uhren während der vorübergehenden epigenetischen Neuprogrammierung umgekehrt wurden, sich bei Menschen mit HIV Typ 1 beschleunigten und auf eine antiretrovirale Therapie ansprachen.

Unsere Ergebnisse unterstreichen den Nutzen retroelementbasierter Biomarker für das Altern und unterstützen eine erneute Fokussierung auf die Rolle von Retroelementen in der Gerontologie.