O nouă descoperire în biologie: ceasul ce măsoară procesul de îmbătrânire a întregului organism

Publicate în Genome Biology, ediţia din 21 octombrie 2013, concluziile acestui studiu ar putea oferi perspective valoroase în înţelegerea cancerului şi în cercetările legate de celulele stem.

Spre deosebire de ceasurile biologice definite anterior, prin care se studia sistemul salivar, cel hormonal sau cel telomeric, cercetările recente identifică pentru prima dată un ceas intern capabil să indice cu precizie vârsta diverselor organe, ţesuturi sau celule de diverse tipuri. În mod surprinzător, acest ceas intern a arătat şi că unele părţi anatomice, cum ar fi ţesutul mamar al femeilor, îmbătrânesc mai repede decât restul corpului.

”Pentru a lupta împotriva îmbătrânirii avem nevoie, în primul rând, de o modalitate obiectivă de măsurare a nivelului la care acest proces a ajuns. Timp de peste patru ani, identificarea unui set de marcheri biologici care să indice vârsta biologică a organismului a constituit o adevărată provocare”, a explicat Steve Horvath, profesor de genetică umană la David Geffen School of Medicine UCLA şi laUCLA Fielding School of Public Health. Horvath a adăugat: “Scopul meu în evidenţierea acestui ceas biologic este de a oferi lumii ştiinţifice o mai bună înţelegere a mecanismelor implicate în accelerarea şi încetinirea proceselor responsabile pentru îmbătrânirea umană”.

În crearea ceasului biologic, Horvath s-a axat pe metilare, un proces natural care alterează chimic ADN-ul. Horvath a analizat 121 de seturi de date colectate de la cercetători care au studiat metilarea atât în ţesuturile umane sănătoase, cât şi în cele canceroase.

Coroborând informaţii din aproape 8.000 de eşantioane din 51 de tipuri de ţesuturi şi celule prelevate din întreg corpul uman, Horvath a stabilit în ce măsură vârsta afectează nivelele de metilare a ADN-ului de la pre-naştere până la 101 ani. Pentru a crea ceasul biologic, el a iniţializat la zero 353 de marcheri ce se modifică odată cu vârsta, prezenţi în întregul organism.

Apoi a testat eficacitatea ceasului prin compararea vârstei biologice a ţesutului biologic cu vârsta sa cronologică. Cum ceasul s-a dovedit precis în mod repetat, el a fost încântat, dar şi uimit în oarecare măsură.

“Este surprinzător că s-a putut dezvolta un ceas care ţine cont de vîrsta anatomică umană”, a admis Horvath. “Abordarea mea este similară comparării merelor cu portocalele. În acest sens, utilizez părţi extrem de diferite din organism: creier, inimă, plămâni, ficat, rinichi şi cartilaj”.

În timp ce în cazul celor mai multe eşantioane vârsta biologică a coincis cu vârsta cronologică, în altele s-au remarcat diferenţe semnificative. De exemplu, Horvath a descoperit specificul comportamental al ţesutului mamar al femeilor. 

”Ţesutul mamar sănătos este cu aproximativ doi-trei ani mai în vârstă decât restul corpului unei femei”, spune Horvath. “Dacă o femeie are cancer de sân, ţesutul sănătos de lângă tumoră este în medie cu 12 ani mai în vârstă decât restul corpului ei”.

Aceste rezultate pot explica de ce cancerul de sân este cea mai frecventă formă de cancer la femei. Având în vedere că ceasul de la nivelul ţesutului tumoral indică în medie o vârstă cu 36 de ani mai mare faţă de cea a ţesutului sănătos, s-ar putea explica de asemenea şi de ce vârsta este un factor major de risc pentru multe tipuri de cancer apărut la ambele sexe.

În continuare, Horvath s-a concentrat pe celulele stem pluripotente – celule adulte care au fost reprogramate ca şi celule stem embrionare, permiţându-le formarea oricărui tip de celulă din organism cu posibilitate de divizare continuă pe durată nedeterminată de timp.

“Cercetările mele au arătat că toate celulele stem sunt, în mod echivalent, entităţi nou-născute”, a spus el. “Şi mai important, procesul de transformare a celulelor unei persoane în celule stem pluripotente resetează ceasul celular la momentul zero”.

În principiu, această descoperire dovedeşte că oamenii de ştiinţă pot da înapoi ceasul biologic al organismului şi chiar îl pot reseta la momentul de timp zero.

“Marea întrebare este dacă ceasul biologic controlează procesul îmbătrânirii”, a spus Horvath. “În măsura în care acest lucru este adevărat, el va deveni un marcher biologic important în studiul unor noi abordări terapeutice de a ne păstra tineri”.

În final, Horvath a mai evidenţiat faptul că ritmul acestui ceas accelerează sau încetineşte în funcţie de vârsta persoanei.

“Ritmul ceasului nu este constant”, a explicat el. “El ticăie mult mai repede la nou născuţi, se accelerează pe măsură ce trecem prin perioada copilăriei către adolescenţă şi apoi încetineşte până la o valoare constantă în jurul vârstei de 20 de ani”.

Ca o constatare surprinzătoare, celulele copiilor suferind de progeria, o tulburare genetică ce cauzează îmbătrânirea prematură, sunt aparent normale, indicând adevărata lor vârstă cronologică.

UCLA a înaintat o cerere de brevet de ceas Horvath, urmând ca în viitor studiile sale să verifice dacă oprirea ceasului de îmbătrânire al organismului are ca efect stoparea procesului de îmbătrânire sau, dimpotrivă, creşte riscul apariţiei cancerului. Se intenţionează, de asemenea, a se răspunde la întrebarea dacă există un ceas similar şi la şoareci, fapt care ar putea oferi un suport experimental extrem de valoros.