Клетки щеки показали спешку биологических часов у детей с аутизмом
Американские исследователи разработали «эпигенетические часы», которые измеряют биологический возраст человека по степени метилирования ДНК в клетках щеки. Этот метод создали специально для детей и подростков, у которых «взрослые» часы метилирования, основанные на исследовании ДНК из клеток крови, дают неточные результаты. Ученые также обнаружили, что у детей с расстройствами аутистического спектра часы «спешат» — их биологический возраст неизменно оказывается больше хронологического. Работа опубликована в журнале Proceedings of National Academy of Sciences.
Одним из самых точных маркеров биологического возраста являются так называемые «часы метилирования». Первую их версию придумал американец Стив Хорват (Steve Horvath) в 2013 году. Он собрал образцы тканей у людей разного возраста и сравнил наборы метильных меток на ДНК. В итоге он составил список из 353 участков, наличие или отсутствие метилирования на которых зависит от возраста. Соответственно, у каждого человека или отдельных его клеток можно с помощью этих часов измерить эпигенетический возраст, который в отдельных случаях может быть больше или меньше биологического.
Хорват хотел сделать свои часы универсальными, чтобы они работали на разных типах клеток и у людей любого возраста. Однако универсальность не всегда совместима с аккуратностью — так, оказалось, что часы метилирования выдают большой разброс значений при работе с детьми, то есть в среднем предсказывают их настоящий возраст неточно. Возможно, это связано с тем, что первый свой метод Хорват пробовал на людях от 0 до 100 лет, и процент детей среди них был невелик. А может быть, дело в том, что у детей фазы развития организма сменяются быстрее, чем у взрослых, и часы метилирования неспособны их отследить.
Теперь Хорват во главе большой группы американских ученых взялся за разработку «детских» часов. Оценивать эпигенетический возраст детей и подростков исследователи взялись по буккальному эпителию — клеткам слизистой оболочки щеки. Соскоб со щеки — стандартный способ взять клетки у ребенка, эта процедура дешевая, безболезненная и безопасная, зато предоставляет достаточно материала для выделения ДНК. При этом в препарат попадает однородная популяция клеток — эпителий щеки с редкими иммунными клетками — в отличие от стандартных анализов крови, в которой встречается множество клеточных типов.
Исследователи работали с образцами ДНК от 1721 человек в возрасте от 0 до 20 лет без отклонений в развитии. Так же, как и для «взрослых» часов, ученые создали список участков, метилирование которых связано с возрастом. Их всего получилось 94, из них в 50 областях метилирование усиливалось со временем, а в 44 — ослабевало. При этом список областей ДНК оказался совсем не похож на «взрослый» набор, в них совпал только один участок. Авторы работы полагают, что причиной тому смена мишени — раньше они работали с клетками крови, а теперь — с клетками слизистой щеки, и в разных клеточных типах могут быть активны разные наборы генов.
Новые часы метилирования оказались крайне точными: после того, как модель обучили на одной выборке, для тестовой группы участников она предсказала хронологический возраст с точностью до 0,35 года. Это очень хороший результат для маркеров биологического возраста: все прочие — другие часы метилирования, длина теломер, сложные модели на основе анализа крови — обычно «угадывают» возраст с погрешностью в несколько лет.
Затем ученые проверили, насколько их новый метод позволяет определить отклонения в росте и развитии. Они опробовали свои часы на группе из 47 детей с расстройствами аутистического спектра (34 ребенка без РАС составляли контрольную группу) и обнаружили, что такие дети в среднем на 0,37 года старше своих здоровых сверстников. Этот факт согласуется с предыдущими наблюдениями — такие пациенты в среднем быстрее растут, причем не только физически, но и на уровне развития коры головного мозга.
Таким образом, Хорват и его команда нашли способ оценивать скорость развития детей по степени метилирования ДНК. Этот метод оказался самым точным маркером биологического возраста — вероятно, из-за того, что его тренировали на однородной выборке и на одном-единственном типе клеток. Это еще раз подтверждает, что точность и универсальность плохо совместимы, а объединить «детские» часы со «взрослыми» и создать единую для всех модель едва ли получится. Впрочем, ученым еще предстоит выяснить, за что именно отвечают эти 94 участка ДНК, на которых расположены маркеры эпигенетического возраста, и почему у взрослых людей степень их метилирования не зависит от возраста.
Часы метилирования уже используют в отдельных клинических испытаниях, чтобы оценить успешность той или иной терапии. Недавно мы рассказывали о пациентах, которые проходили экспериментальный курс гормональной терапии для восстановления работы тимуса — а потом оказалось, что их эпигенетический возраст за это время стал на пару лет ниже, чем был.
Полина Лосева
