Wat is uw biologische leeftijd? Een nieuwe 'verouderende klok' heeft het antwoord PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Wat is uw biologische leeftijd? Een nieuwe 'verouderende klok' heeft het antwoord

Tijdstempel: 24 mei 2022 10:00 uur
klok veroudering levensduur

Hoe oud ben je echt?

Het lijkt een simpele vraag. Het is gebaseerd op wanneer je geboren bent. Toch kennen we allemaal mensen die veel jonger lijken dan hun chronologische leeftijd. Ze hebben een stralende huid en haar. Ze lijken scherper dan hun leeftijd doet vermoeden. Ze zijn zeer actief en hebben een verbazingwekkende energie.

Waarom? Studies hebben herhaaldelijk aangetoond dat cellen, weefsels en mensen een ‘biologische leeftijd’ hebben die al dan niet overeenkomt met hoe oud ze zijn in termen van verjaardagen. Lang leven wetenschappers hebben er nota van genomen. Terwijl ze onderzoeken wat ons ouder maakt, komt één belangrijke maatstaf naar voren: een biologische verouderingsklok – een maatstaf die de leeftijd van uw lichaam weerspiegelt, ongeacht uw jaren op aarde.

Een van de meest populaire verouderingsklokken duikt diep in onze cellen. Naarmate we ouder worden, voegen onze genomen stukjes chemicaliën toe die hun genexpressie veranderen. Deze markers, epigenetische modificaties genoemd, kleven normaal gesproken gewoon aan en uit als klittenband. Maar met het ouder worden voegen bepaalde delen van het genoom veel meer stukjes toe, die in essentie werken om de genen uit te schakelen.

Met andere woorden: onze cellen hebben een epigenetische leeftijd (EpiAge). Maar wat betekent de klok voor een lang leven?

Maak kennis met de Klokkenmaker

Dr. Steve Horvath had al sinds zijn tienerjaren het oog op het verlengen van de levensduur. Als biowiskundige richtte hij zijn oog op het gebruik van computermodellen en AI om “begrijpen hoe je het leven kunt verlengen."

Maar om de sleutel te vinden had hij focus nodig. Horvaths idee kwam voort uit de epigenetica: een krachtige manier waarop ons lichaam de DNA-expressie controleert zonder de DNA-strengen zelf te veranderen. Epigenetica is een uiterst vloeiende dans, waarbij meerdere chemische componenten aan DNA-strengen vastklikken of eraf vallen. De epigenetische dans verandert met de leeftijd, hoewel sommige veranderingen in de loop van de tijd consistent lijken. Dit bracht Horvath ertoe de vraag te stellen: kunnen we deze epigenetische markers gebruiken om de leeftijd van een cel te meten?

Blijkbaar is het antwoord ja. Na het verzamelen en analyseren van meer dan 13,000 menselijke monsters vond Horvath een indrukwekkend meetlint voor veroudering. De sleutel was een soort epigenetische modificatie genaamd methylering, die de neiging heeft te rusten op DNA-vlekken die CpG-eilanden worden genoemd. (We hebben allemaal een zomervakantie nodig!)

Zijn team ontwikkelde een algoritme voor de biologische leeftijd – een cellulaire biologische klok – dat indruk maakte op onderzoekers op het gebied van een lange levensduur vanwege de nauwkeurigheid ervan in het hele lichaam. In plaats van eenmalig te zijn, lijkt EpiAge voor meerdere organen en weefsels te werken, wat mogelijk licht kan werpen op de manier waarop veroudering plaatsvindt.

“Ik wilde een methode ontwikkelen die in veel of de meeste weefsels zou werken. Het was een zeer riskant project”, zei Horvath destijds.

De gemiddelde afwijking van de klok was een schamele 3.6 jaar, wat betekent dat de klok binnen 43 maanden de leeftijd van een persoon kon meten. Nog indrukwekkender was dat de klok een eenvoudig statistisch model gebruikte, waarbij gekeken werd naar een bepaald type epigenetische modificatie – DNA-methylatie – op slechts twee doellocaties op DNA. Het enige dat nodig was, was een speekselmonster. Met meer werk vond Horvath nog meer patronen die de leeftijd van bepaalde soorten cellen weerspiegelden, zoals neuronen en bloedcellen. De test was ‘verbazingwekkend goed’, zegt Kevin Bryant van Zymo Research, een biotechnologiebedrijf in Irvine, Californië. destijds.

EpiAge begon ook onder de sluier te kijken. “De discrepantie tussen de epigenetische leeftijd, zoals geschat door deze klokken, en de chronologische leeftijd wordt EpiAge-versnelling genoemd”, aldus de auteurs. “Epidemiologische studies hebben de versnelling van EpiAge in verband gebracht met een breed scala aan pathologieën, gezondheidstoestanden, levensstijl, mentale toestand en omgevingsfactoren, wat aangeeft dat epigenetische klokken gebruikmaken van kritische biologische processen die betrokken zijn bij veroudering.”

Toch bleef er één flagrante vraag over: wat meet de EpiAge-klok precies?

De kenmerken van veroudering

Als je problemen hebt om epigenetische modificaties te koppelen aan veroudering, dan begrijp ik dat. Hoe en waarom kunnen wat in wezen ‘koelkastmagneten’ voor het genoom zijn, iets veranderen?

Ik wil je kennis laten maken met het wiel van veroudering.

Als we inzoomen op onze genen, wordt het genoom instabieler, wat betekent dat er meer kansen zijn op mutaties. Telomeren, de beschermkap van de genen, kwijnen weg. Eiwitten gaan zich wankel gedragen en vormen zich soms tot klonten die het afvalverwerkingssysteem van de cel verstoppen, wat mogelijk kan leiden tot Alzheimer en andere neurodegeneratieve aandoeningen. De energiefabriek van de cel, de mitochondriën, sputtert en functioneert niet goed. Cellen kunnen niet langer voelen dat voedingsstoffen rondzweven. Erger nog, sommige cellen geven het volledig op en veranderen in verouderde “zombiecellen”; ze sterven niet, maar voeren geen normale functies uit, maar spuwen in plaats daarvan giftige immuunchemicaliën uit.

Het punt is dat we niet weten waarom deze verschillende soorten verouderingsgedrag voorkomen. En als we de leeftijd meten, weten we niet hoe verouderende klokken met deze kenmerken overeenkomen. Dit is gedeeltelijk de reden dat er meerdere verouderde klokken zijn. EpiAge is er één. Een andere is (geen grapje) Huid & bloed, dat ‘de levensduur voorspelt en betrekking heeft op veel leeftijdsgebonden aandoeningen’.

In een nieuwe studie, gepubliceerd in Natuurverouderinghebben Horvath en Dr. Ken Raj van Altos Labs een eerste stap gezet in het koppelen van de epigenetische klok aan de kenmerken van veroudering. Met behulp van gedoneerde menselijke cellen van veertien gezonde mensen – gekweekt in containers in het laboratorium – verdeelde het team de cellen in vier groepen. Eén werd bestraald, een andere werd aangepast om kanker te worden, en een derde veranderde in verouderde zombiecellen. De vierde groep werd zonder enige behandeling met rust gelaten.

Deze behandelingen weerspiegelen de belangrijkste kenmerken van veroudering, legden de auteurs uit. Straling in kleine doses destabiliseert bijvoorbeeld het genoom dat veroudering nabootst, en de cellen zijn in slechts twee weken verouderd. Kankerachtige cellen verouderen in slechts een paar dagen ook sterk. Maar verrassend genoeg verouderden de cellen niet volgens EpiAge, zelfs niet wanneer ze in andere cellen werden getest. “Deze resultaten, verkregen door onderzoek met verschillende primaire menselijke cellen en muizencellen en meerdere stralingsdoses en -regimes, tonen aan dat epigenetische veroudering … niet wordt beïnvloed door genomische instabiliteit veroorzaakt door door straling geïnduceerde DNA-breuken”, aldus de auteurs.

Met andere woorden: wat EpiAge meet – veranderingen in het CpG-epigenoom van een cel – voorspelt niet noodzakelijkerwijs de “zombie”-verouderingsstatus van een cel. Op dezelfde manier leek de klok niet overeen te komen met telomeerproblemen of algemene genoomstabiliteit.

Wat kwam overeen? Energie. Kort gezegd wordt EpiAge geassocieerd met het vermogen van een cel om voedingsstoffen waar te nemen – een sleutelsignaal dat de cel vertelt te groeien, zich voort te planten of te verschrompelen. Een andere geassocieerde factor is de activiteit van de mitochondriën, die energie voor de cel genereert. Ten slotte lijkt EpiAge ook de hoeveelheid stamcellen in de monsters te weerspiegelen, die al vroeg verandert.

“De observatie dat veroudering zo vroeg in het leven begint, is mogelijk omdat leeftijd nu kan worden gemeten op basis van de biologie van de cel in plaats van op basis van het verstrijken van de tijd”, aldus de auteurs. Voor verouderende klokken “maakt deze meting het mogelijk om het verband tussen leeftijd en levensduur te ondervragen.”

Terwijl verouderende klokken steeds meer mainstream worden, is de vraag wat ze precies meten. “De opwinding na de ontwikkeling van epigenetische klokken is getint met onzekerheid over de betekenis van hun metingen.”

Deze studie is een van de eerste die een krachtige verouderingsklok koppelt aan de kenmerken van veroudering. “Het verband tussen epigenetische veroudering en vier van de kenmerken van veroudering impliceert dat deze kenmerken ook op diepere niveaus met elkaar verbonden zijn”, schreven de auteurs.

Met andere woorden, we zijn begonnen te onderzoeken wat de verschillende aders van veroudering verenigt. “Het ontbreken van een verband tussen de andere kenmerken van veroudering en epigenetische veroudering suggereert dat veroudering een gevolg is van multiparallelle mechanismen”, aldus de auteurs. Sommige kunnen het gevolg zijn van epigenetische veranderingen; anderen gewoon door slijtage. Laat het verouderende multiversum van waanzin maar komen.

Krediet van het beeld: Iconen8_team oppompen van Pixabay

Tijdstempel:

Meer van Hub voor singulariteit