Ново откритие може да помогне на изследователите да разгадаят дълголетието

Изследователите са използвали AI за анализ на гени и са открили, че стареенето се причинява от небалансирани гени.

Изследователите са открили пробив в това какво кара хората да остаряват. Изследователският екип от Северозападния университет в Еванстън, Илинойс, открива неизвестен досега фактор, който води до стареене.

Екипът открива, че дължината на гените може да обясни повечето промени на молекулярно ниво, които се случват, когато животните остаряват. Проучването използва изкуствен интелект за оценка на данни от различни тъкани, събрани от хора, гризачи и риби.

Изследователският екип използва AI, за да анализира тъканните проби

Проучването разкрива, че по-дългите гени са свързани с дълголетие, докато по-късите гени са свързани с по-кратък живот.

То също така показва, че стареещите гени променят своята активност според дължината си. Констатациите са открити при всички животни в изследването.

„Промените в активността на гените са много, много малки и тези малки промени включват хиляди гени“, казва Томас Стогер, водещ автор на изследването и постдоктор в Северозападния университет. „Открихме, че тази промяна е последователна в различни тъкани и при различни животни.“

Изследователският екип използва голям набор от данни, включително Genotype-Tissue Expression Project, тъканна банка, финансирана от Националния институт по здравеопазване, която архивира проби от човешки донори за изследователски цели.

След това изследователите анализират тъканни проби от хора, мишки, плъхове и морски риби.

Оценяване на гени при гризачи и риби

Изследователите първо са изследвали тъканни проби от мишки на възраст 4 месеца, 9 месеца, 12 месеца, 18 месеца и 24 месеца.

Те забелязват, че средната дължина на гените се измества между 4 месеца и 9 месеца. Те анализират генни проби от плъхове на възраст от 6 месеца до 24 месеца и риба убиец на възраст от 5 седмици до 39 седмици.

„Изглежда, че нещо се случва в началото на живота, но става по-изразено с възрастта“, казва Стогер. „Изглежда, че в млада възраст нашите клетки са в състояние да противодействат на смущения, които биха довели до дисбаланс в генната активност. Тогава изведнъж клетките ни вече не са в състояние да му се противопоставят.“

Изучаване на човешки гени

След като изследват гризачите и рибите, изследователите започват да изучават хората.

Те имат повече генни проби за хората, отколкото за другите животни, което води до по-добри резултати. Те оценяват промените в човешките гени на възраст от 30 до 49 години, от 50 до 69 години и след това на 70 и повече години. Измерими промени в генната активност според дължината на гена са настъпили по времето, когато участниците са били на средна възраст.

Луис А.Н. Амарал, старши автор на изследването и професор в Северозападния университет, също споменава разнообразието, което може да бъде изследвано при оценката на хората, но всичко води до същия резултат и модел в гените.

„Беше интересно, защото всички мишки, които изследвахме, са генетично идентични, от един и същи пол и отгледани в едни и същи лабораторни условия, но всички хора са различни. Всички те са починали по различни причини и на различна възраст. Анализирахме проби от мъже и жени поотделно и открихме същия модел“, казва Амарал.

Анализиране на множество гени вместо само единични гени

При изследваните животни изследователите наблюдават малки промени в хиляди различни гени. Това потвърждава, че не е имало само малка подгрупа от гени, които причиняват стареенето, но това е причинено от промени на системно ниво.

Новата перспектива се отклонява от предишния биологичен подход, който приписва биологичните явления на единични гени. Въпреки че има заболявания, които се образуват от единични генни мутации, изследователите смятат, че изучаването на единични гени не би довело до обяснения за промените, които възникват при стареене или невродегенеративни заболявания като болестта на Алцхаймер, множествена склероза и болестта на Паркинсон.

„Преди се фокусирахме основно върху малък брой гени, мислейки, че няколко гена биха обяснили случващото се“, казва Амарал. „Така че може би не сме се фокусирали правилно преди. Сега, когато имаме това ново разбиране, е като да имаме нов инструмент. Това е като Галилей с телескоп, който гледа космоса. Разглеждането на генната активност през този нов обектив ще ни позволи да видим биологичните явления по различен начин“, продължава той.

Дължина на гените

След като Стогер събира голям набор от данни с помощта на AI, той концептуализира идеята да изследва гените въз основа на дължината. Дължината на един ген се основава на броя на нуклеотидите — органични молекули, образуващи структурата на ДНК и РНК — вътре в него.

Дългият ген произвежда голям протеин, докато късият ген произвежда малък. Стогер и Амарал казват, че една клетка трябва да има балансиран брой малки и големи протеини, в противен случай става небалансирана и изкривена.

„Дисбалансът на гените причинява стареене, защото клетките и организмите работят, за да останат балансирани – това, което лекарите обозначават като хомеостаза“, казва Амарал.

Изследването е публикувано на 9-ти декември, в списанието Nature Aging.

Резултатите биха могли да помогнат на изследователите да забавят процеса на стареене и да намерят лек за редица болести

Изследователите се надяват, че проучването ще им помогне да разработят терапии за забавяне или обръщане на стареенето в бъдеще. Революционното проучване може също потенциално да доведе до лечение на невродегенеративни заболявания.

Настоящите лекарства, които се използват, са насочени към симптомите на стареенето, а не към причините за него. Водещите изследователи сравняват настоящите лечения с приемането на болкоуспокояващи за намаляване на температурата, вместо да лекуват заболяването, което я е причинило.

„Треската може да възникне по много, много причини“, казва Амарал. „Може да е причинена от инфекция, която изисква антибиотици, или от апендицит, който изисква операция. Тук е същото. Проблемът е дисбалансът на генната активност. Ако можете да помогнете за коригирането на дисбаланса, тогава можете да се справите с последствията надолу по веригата.“

Източник: InterestingEngineering