Vrijeme neumoljivo prolazi za svakoga od nas, no nitko ne zna kada će njegov osobni sat stati. Upravo zato znanstvenici već godinama pokušavaju pronaći što preciznije načine za mjerenje biološkog starenja, odnosno stvarnog stanja organizma koje ne mora nužno odgovarati broju godina koje osoba ima.

U najnovijem istraživanju objavljenom u uglednom znanstvenom časopisu Nature, međunarodni tim znanstvenika predstavio je novu metodu koja bi mogla značajno unaprijediti razumijevanje procesa starenja. Riječ je o novom biološkom „satu“ temeljenom na aktivnosti gena, koji može precizno procijeniti životni vijek te prepoznati obilježja kroničnih bolesti povezanih sa starenjem.

Iako ovaj alat ne može predvidjeti točan datum smrti niti izračunati koliko je dana nekome preostalo, pokazao se vrlo uspješnim u procjeni koliko je pojedinac ili životinja odmaknuo kroz svoj životni ciklus.

Prema istraživačkom timu, novi algoritam temeljen na biološkim markerima mogao bi postati vrijedan alat za proučavanje brzine biološkog starenja kod različitih vrsta, uključujući ljude, te za razumijevanje trenutaka kada se proces starenja ubrzava ili usporava.

Zašto postojeći „satovi starenja“ nisu uvijek pouzdani?

Dosad su znanstvenici razvili brojne metode za procjenu biološke dobi. Među najpoznatijima su epigenetski satovi koji analiziraju kemijske oznake na DNK-u. Te se oznake nakupljaju tijekom života pod utjecajem starenja i različitih oblika stresa.

Ipak, takvi alati nisu uvijek jednako pouzdani, zbog čega se neprestano traže preciznija rješenja.

Novi pristup temelji se na takozvanom transkriptomskom satu. Umjesto promatranja kemijskih promjena na DNK-u, on analizira molekule RNK koje prenose genetske informacije i sudjeluju u stvaranju proteina. Na taj način može utvrditi koji su geni aktivni, a koji nisu.

Budući da se aktivnost gena mijenja kako organizam stari, istraživači smatraju da upravo te promjene predstavljaju svojevrsni molekularni potpis starenja.

Analizirano više od 11.000 uzoraka iz četiri vrste sisavaca

Jedna od ključnih inovacija ovog istraživanja bilo je prikupljanje iznimno velikog skupa podataka koji je obuhvatio četiri vrste sisavaca – miševe, štakore, makakije i ljude.

Znanstvenici su uspoređivali procese starenja među vrstama, ali i među različitim tkivima unutar organizma.

U znanstvenom radu autori navode: „Starenje i različite intervencije utječu na zdravlje i smrtnost, no molekularni mehanizmi koji stoje u pozadini tih promjena još uvijek nisu potpuno razjašnjeni.“

Dodaju kako su razvili viševrsne i višetkivne transkriptomske satove koji procjenjuju kronološku dob i očekivanu smrtnost na temelju više od 11.000 uzoraka četiriju vrsta sisavaca.

„Time smo odgovorili na potrebu za razumljivim biomarkerima starenja koji se mogu primjenjivati na različitim organima i vrstama, a istodobno odražavaju zdravstveno stanje organizma“, navode istraživači.

Geni koji popravljaju stanice povezani su sa sporijim starenjem

Analiza je pokazala da određeni geni mogu poslužiti kao vrlo pouzdani pokazatelji brzine starenja.

Geni povezani sa zdravom diobom stanica i zacjeljivanjem tkiva bili su znak sporijeg molekularnog starenja. S druge strane, geni povezani s odumiranjem stanica i upalnim procesima bili su povezani s ubrzanim starenjem i većom biološkom dobi.

Na temelju tih otkrića istraživači su izradili novi molekularni sat te ga usporedili s drugim modelima procjene starenja i dodatno provjerili statističkim analizama.

Rezultati su pokazali da sustav uspješno prepoznaje ubrzano i usporeno biološko starenje, kao i povećani rizik od smrtnosti.

Kod uzoraka ljudske krvi novi je alat mogao predvidjeti vrijeme do smrti jednako uspješno kao i najbolji postojeći epigenetski satovi.

Kronične bolesti ostavljaju jasan trag u biološkom satu

Dodatna prednost novog pristupa jest njegova sposobnost prepoznavanja poznatih čimbenika koji ubrzavaju starenje.

Kod životinjskih modela kroničnih bolesti, kao i u uzorcima tkiva ljudskih pacijenata, novi je sustav uspješno identificirao obrasce povezane sa starenjem.

Znanstvenici smatraju da bi ova metoda mogla biti jednostavnija za primjenu i informativnija od epigenetskih satova koji se koriste još od 2013. godine.

Posebno ih je iznenadila činjenica da su genetski pokazatelji starenja bili vrlo slični kod sve četiri proučavane vrste. Takva podudarnost uočena je i među različitim tipovima stanica, uključujući mišićne i krvne stanice.

Isti pokazatelji starenja pronađeni kod ljudi i štakora

Vodeći autor istraživanja, bioinformatičar Alexander Tyshkovskiy s Harvard Medical Schoola, za časopis Scientific American izjavio je:

„Isti geni povezani su sa starenjem, primjerice, u jetri i srcu kod štakora i ljudi.“

Dodao je kako različite vrste stanica, unatoč potpuno različitim funkcijama i podrijetlu, dijele iste biomarkere povezane sa starenjem.

„Iako stanice imaju vrlo različite funkcije i vrlo različito podrijetlo, i dalje dijele iste biomarkere povezane sa starenjem“, rekao je Tyshkovskiy.

Takva podudarnost sugerira da bi ti biomarkeri doista mogli predstavljati stvarne pokazatelje starenja, premda znanstvenici još uvijek ne znaju sudjeluju li oni aktivno u samom procesu starenja.

Ostaje važno pitanje: uzrokuju li biomarkeri starenje ili su njegova posljedica?

Na to upozorava i molekularni biolog João Pedro de Magalhães sa Sveučilišta u Birminghamu, koji je komentirao rezultate istraživanja.

„Odavno je poznato da se razine ekspresije gena koji štite stanice od stresa i pomažu u odgovoru na stanični stres povećavaju s dobi, što više upućuje na prilagodbeni odgovor nego na izravni uzrok starenja“, napisao je u komentaru studije.

Dodao je kako još nije jasno predstavljaju li transkriptomski potpisi pokretače starenja, posljedice starenja ili kompenzacijske mehanizme kojima se organizam pokušava prilagoditi.

„Stoga je neizvjesno pokreću li transkriptomski potpisi starenje, nastaju li kao njegova posljedica ili predstavljaju kompenzacijske mehanizme“, istaknuo je.

Novi alat mogao bi ubrzati razvoj terapija protiv starenja

Iako velik dio procesa starenja ne možemo izbjeći, znanstvenici naglašavaju da brojni čimbenici utječu na brzinu kojom naš biološki sat otkucava.

Zdrava prehrana može usporiti biološko starenje, dok bolesti i onečišćenje okoliša mogu ubrzati taj proces.

Upravo bi zato novi alat mogao imati važnu praktičnu primjenu. Znanstvenici vjeruju da bi se mogao koristiti za brzo procjenjivanje učinaka promjena životnog stila ili novih lijekova na biološko starenje, bez potrebe za dugotrajnim kliničkim ispitivanjima.

Iako ne može u potpunosti zamijeniti kliničke studije i druga detaljna istraživanja, mogao bi poslužiti kao koristan alat za ranu procjenu učinkovitosti određenih intervencija.

Pred istraživačima je još mnogo posla. Potrebna su dodatna testiranja na raznolikijim ljudskim populacijama te preciznije definiranje mjerenja procesa starenja.

Unatoč tome, stručnjaci smatraju da bi ovaj pristup mogao postati važan alat u budućim istraživanjima starenja.

Kako zaključuju autori rada: „Ova studija otkriva očuvane potpise starenja i modularnu arhitekturu regulacije smrtnosti te pruža okvir za mjerenje i ciljano djelovanje na starenje staničnih sustava kroz različite vrste i tkiva.“