به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، محققان نشانگرهای DNA مرتبط با عناصر retroelements، بقایای مواد ژنتیکی ویروسی باستانی در ژن‌ها را کشف کرده‌اند که به‌عنوان ساعت‌های اپی‌ژنتیکی بسیار دقیق عمل می‌کنند که سن تقویمی را پیش‌بینی می‌کنند. نتایج این ایده را تایید می‌کند که برخی از عناصر موجود در ژنوم انسان ممکن است در پیری نقش داشته باشند. عناصر پس‌زمینه برای تأثیر بر تنظیم ژن، بیان ژن، پایداری ژنومی و مسیر بیماری‌های مختلف انسانی شناخته شده‌اند، اما پتانسیل آنها به‌عنوان نشانگرهای زیستی برای پیری تا حد زیادی ناشناخته مانده بود. این مطالعه، به این نتیجه رسید که این ساعت‌های عنصری که در ژنوم انسان جاسازی شده‌اند، سیگنال‌های منحصربه‌فردی از پیری را دریافت می‌کنند که قبلاً توسط ساعت‌های دیگر که سن تقویمی را اندازه‌گیری می‌کنند شناسایی نکرده بودند. اکثر ساعت‌های پیری سن بیولوژیکی افراد را بر اساس الگوهای نشانگرهای اپی ژنتیکی تخمین می‌زنند. برچسب های شیمیایی به نام گروه‌های متیل که به DNA متصل هستند و بر نحوه بیان ژن ها تأثیر می‌گذارند. به نظر می‌رسد الگوی متیلاسیون روی عناصر مجدد با افزایش سن افراد تغییر می‌کند و باعث می شود برخی از ژن‌ها فعال‌تر شوند که ممکن است منجر به بی‌ثباتی ژنومی، التهاب و بیماری‌های مرتبط با افزایش سن شود. پیری فرآیند پیچیده‌ای است که تحت‌تاثیر عوامل ژنتیکی، محیطی و اپی‌ژنتیکی قرار دارد و محققان به دنبال نشانگرهای قابل اعتمادی هستند که می‌توانند سن بیولوژیکی را پیش‌بینی کنند. تصویری از سن یک فرد در سطح بیوشیمیایی که بر سلامت و رفاه کلی تأثیر می‌گذارد. از سوی دیگر، سن تقویمی نشان دهنده تعداد سال هایی است که یک فرد زندگی کرده است. بسته به فرد، این دو ممکن است با هم مرتبط نباشند. عناصری مانند رتروویروس‌های درون‌زای انسانی (HERVs) و عناصر هسته‌ای درازمدت پراکنده (LINEs) بخش قابل‌توجهی از ژنوم انسان را تشکیل می‌دهند. در حالی که اکثر عناصر جایگزین موجود در ژنوم انسان معمولاً توسط مکانیسم‌های اپی ژنتیکی که شامل متیلاسیون DNA و تغییرات کروماتین است سرکوب می‌شوند، فعالیت HERVs و خطوط خاص در ژنوم انسان بر تنظیم ژن، بیان ژن، پایداری ژنومی و توسعه تأثیر می‌گذارد. علاوه بر این، احیای HERVs و خطوط خاص با روند پیری مرتبط است. شواهد از نقش کلیدی فعالیت retroelement در علائم بیولوژیکی پیری حمایت می‌کنند. با این حال، تأثیر متقابل بین درج ترجیحی و فعال‌سازی مجدد عناصر مجدد خاص در ژنوم انسان و پیری تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است. ساعت‌های اپی‌ژنتیک نشانگرهای بیولوژیکی بسیار دقیق پیری بر اساس الگوهای متیلاسیون DNA در مناطق خاصی از ژنوم انسان هستند. آنها راهی برای اندازه گیری سن بیولوژیکی ارائه می‌دهند که می‌تواند از سن تقویمی متمایز باشد. با این حال، ساعت‌های اپی‌ژنتیکی نسل اول، دوم و سوم کنونی از ویژگی‌های متیلاسیون DNA ساخته شده‌اند که بر عناصر پس‌زمینه تمرکز نکرده‌اند. با این حال، تغییرات متیلاسیون DNA وابسته به زمینه نشان داده شده است که با افزایش سن در توالی‌های DNA تکراری، اینترون‌ها و نواحی بین ژنی ژنوم، که در عناصر مجدد غنی شده‌اند، رخ می‌دهد. مشاهده شده است که فعالیت مجدد برخی از HERV ها و خطوط با افزایش سن افزایش می یابد. با این حال، پتانسیل استفاده از حالت‌های متیلاسیون DNA HERVs و LINEهای خاص در ساعت‌های اپی ژنتیک برای تخمین سن تقویمی نامشخص است.

ساخت ساعت پیری بر اساس عناصر مجدد

محققان از یک مدل یادگیری ماشینی برای تجزیه و تحلیل داده‌های اپی‌ژنتیکی 12670 فرد با سنین 12 تا 100 سال استفاده کردند. با استفاده از الگوهای متیلاسیون DNA حاصل از عناصر مجدد، به ویژه رتروویروس درون زا انسانی (HERV) و عناصر هسته ای پراکنده طولانی (LINEs)، آنها را توسعه دادند. اکنون، با عصر Retro-Age، بینش بیشتر و دیدگاه تازه‌تری نسبت به فرآیند پیری و ابزار بالقوه قدرتمندی برای پیش‌بینی سن بیولوژیکی وجود دارد. محققان دریافتند که ساعت Retro-Age هنگام آزمایش بافت‌های مختلف انسانی دقیق باقی می‌ماند، ساعت‌های اپی ژنتیک موجود را تکمیل می‌کند و حتی به سایر گونه‌های پستانداران نیز گسترش می‌یابد. یافته‌های آن‌ها به این احتمال اشاره می‌کند که فعالیت بازپرداخت ممکن است یک جنبه اساسی از پیری در گونه‌های مختلف باشد.

برگرداندن ساعت به عقب: تأثیر عوامل محیطی

محققان همچنین دریافتند که الگوهای متیلاسیون DNA که مشاهده کردند نه تنها سن را پیش بینی می‌کند، بلکه به عوامل خارجی مانند درمان ضد رتروویروسی که توسط افراد مبتلا به HIV انجام می‌شود نیز پاسخ می‌دهد. عفونت HIV پیری اپی ژنتیکی را تسریع می‌کند، در حالی که به نظر می‌رسد درمان ضد رتروویروسی تا حدودی ساعت را معکوس می‌کند. این نشان می‌دهد که فعالیت بازپرداخت هم تحت‌تاثیر عفونت و هم درمان آن است و بر روند پیری بیولوژیکی در افراد مبتلا به HIV تأثیر می‌گذارد. طبق گفته محققان، فعال شدن مجدد عناصر خاص با افزایش سن افزایش می‌یابد و به طور بالقوه منجر به علائم بیولوژیکی پیری مانند التهاب، پیری سلولی و بی‌ثباتی ژنومی می‌شود. یافته‌های محققان نشان می‌دهد که ساعت‌های بازدارنده، جنبه‌های ناشناخته قبلی پیری بیولوژیکی را ثبت می‌کنند و ممکن است دری را برای درمان‌های آینده برای این بیماری‌ها و سایر شرایط مرتبط با افزایش سن باز کنند. به گفته محققان، نظارت بر فعالیت عناصر مجدد می‌تواند به ردیابی اثربخشی درمان‌های ضد پیری، پیامدهای سلامتی در جمعیت‌های سالخورده و تأثیر تغییرات سبک زندگی بر پیری بیولوژیکی کمک کند. بطور کلی، در این مطالعه محققان، دینامیک متیلاسیون DNA عناصر retroelements را به عنوان پیش‌بینی‌کننده سن تقویمی بررسی کردند. با استفاده از این CpG‌های مبتنی بر حاشیه‌نویسی تلسکوپ و یک مجموعه داده متیلاسیون DNA از افرد در طول عمر، محققان یک ساعت ترکیبی سن تقویمی بسیار دقیق بر اساس حالت‌های متیلاسیون DNA HERVs و LINEs ایجاد کردند. همچنین یک ساعت ترکیبی V2 Retroelement-Age سازگار ساخته و نشان دادند که ساعت‌های retroelement به بافت‌های مختلف انسانی و در سراسر گونه‌های پستانداران با استفاده از متیلاسیون DNA پستانداران گسترش می‌یابند. محققان قصد دارند درمان‌ها یا مداخلات درمانی جدیدی را برای بیماری‌های مرتبط با افزایش سن با هدف قرار دادن حالت‌های اپی ژنتیکی عناصر خاص در ژنوم انسان کشف کنند. آنها اشاره کردند که این رویکرد ممکن است در نهایت اثرات بیولوژیکی پیری را معکوس یا کاهش دهد و طول عمر و طول عمر فرد را بهبود بخشد.

پایان مطلب./