Recherche sur l'âge biologique : une nouvelle approche du vieillissement
Les scientifiques mesurent l'âge biologique pour s'attaquer aux problèmes de vieillissement et de santé.
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Table des matières
- Comment l'âge biologique est mesuré
- La nécessité de validation
- Le rôle de la méthylation de l'ADN
- Méthodologie de benchmarking
- Catégories de conditions
- Critères de données
- Évaluation des horloges de vieillissement
- Score cumulé de benchmarking
- Résultats du benchmarking
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Les médicaments de longévité, souvent appelés géroprotecteurs, sont en cours de recherche pour aider à ralentir voire inverser les signes du vieillissement. Les scientifiques bossent dur pour trouver des moyens fiables de mesurer le vieillissement qui peuvent être utilisés dans des essais cliniques. En ce moment, il n'y a pas de standard clair pour mesurer le vieillissement et le rajeunissement, donc les chercheurs s'intéressent à un concept appelé Âge biologique (AB). Contrairement à l'âge chronologique, qui est simplement le nombre d'années qu'une personne a vécu, l'âge biologique est censé refléter la santé globale d'une personne comparée aux autres du même âge.
Par exemple, si quelqu'un a 30 ans mais un âge biologique de 40, ça veut dire que sa santé ressemble à celle d'un type de 40 ans. Les chercheurs veulent comprendre comment on peut calculer l'âge biologique et l'utiliser pour observer les changements de santé et de vieillissement.
Comment l'âge biologique est mesuré
On peut estimer l'âge biologique en utilisant divers biomarqueurs, qui sont des indicateurs mesurables des processus biologiques. Ces biomarqueurs sont collectés et analysés à travers des modèles, souvent appelés Horloges du vieillissement. Cependant, mesurer directement l'âge biologique est compliqué parce qu'il n'a pas de valeur facilement visible ou quantifiable, ce qui complique la vérification de l'efficacité de ces horloges du vieillissement.
Beaucoup d'horloges du vieillissement dépendent principalement des données de Méthylation de l'ADN. La méthylation de l'ADN est un processus chimique qui affecte l'expression des gènes. Comprendre ce processus est essentiel pour étudier le vieillissement et la santé.
La nécessité de validation
Pour instaurer la confiance dans les mesures de l'âge biologique, il est important de valider les méthodes utilisées. Les chercheurs ont identifié quatre propriétés clés qu'une bonne mesure de l'âge biologique doit avoir. D'abord, elle doit utiliser les mêmes unités d'âge que l'âge chronologique. Ensuite, elle doit aider à faire la différence entre les individus en bonne santé et ceux ayant des conditions qui accélèrent le vieillissement. Troisièmement, elle doit être meilleure pour prédire combien de temps quelqu'un pourrait vivre comparé à l'âge chronologique. Enfin, elle doit aider à prédire quand quelqu'un pourrait développer des maladies chroniques liées à l'âge.
Valider ces propriétés nécessite une méthodologie soignée et une collecte de données, ce qui inclut des informations sensibles comme le moment du décès et l'apparition des maladies, ce qui rend l'obtention difficile.
Le rôle de la méthylation de l'ADN
La méthylation de l'ADN est le moyen le plus courant de créer des horloges du vieillissement. Cela implique d'ajouter des groupes chimiques à l'ADN, ce qui peut affecter comment les gènes s'activent ou se désactivent. Des régions spécifiques de l'ADN, appelées sites CpG, sont étudiées pour leur statut de méthylation. Ces informations peuvent donner des aperçus sur l'âge biologique.
Des études récentes ont montré que, bien que de nombreuses horloges du vieillissement aient été développées, il n'y a pas eu de référence ou de test standardisé pour valider leur précision. Les chercheurs ont proposé une nouvelle référence pour tester l'efficacité de ces horloges de vieillissement épigénétiques.
Méthodologie de benchmarking
La nouvelle méthodologie se concentre sur l'identification des conditions qui mènent à un vieillissement accéléré, appelées conditions d'accélération du vieillissement (CAC). Pour être considérée comme une CAC, une condition doit entraîner une espérance de vie réduite, être chronique et affecter le corps de manière systématique, ce qui se manifeste dans des échantillons de sang ou de salive.
Les chercheurs ont rassemblé une grande collection de jeux de données de méthylation de l'ADN provenant de diverses études pour valider ces conditions. En utilisant ces données, ils peuvent comparer comment différentes horloges du vieillissement fonctionnent contre chaque condition.
Catégories de conditions
Les chercheurs ont classé les conditions d'accélération du vieillissement en neuf groupes, y compris les conditions liées au cœur, au système immunitaire, aux reins, au foie, au métabolisme, aux muscles et aux os, aux problèmes neurodégénératifs, aux problèmes respiratoires et aux rares conditions qui causent un vieillissement prématuré.
En se concentrant sur ces catégories, les chercheurs espèrent couvrir un large éventail de maladies qui contribuent au vieillissement et rassembler des données pertinentes pour tester leurs horloges de vieillissement.
Critères de données
Lors de la sélection des données pour le benchmarking, les chercheurs ont établi des critères stricts pour garantir la fiabilité. Ils n'ont inclus que des ensembles de données disponibles au public, en mettant l'accent sur celles obtenues à partir de sang, de salive et de sources similaires. Les âges des individus dans les ensembles de données devaient être enregistrés avec précision, et des méthodes spécifiques de collecte de données ADN étaient utilisées.
Ces critères aident à fournir des résultats fiables lors de l'évaluation des horloges de vieillissement par rapport à des conditions réelles.
Évaluation des horloges de vieillissement
Les chercheurs ont suggéré quatre tâches pour évaluer à quel point les horloges de vieillissement prédisent l'âge biologique :
Prédiction de l'accélération du vieillissement relative : Cette tâche mesure si l'horloge peut faire la différence entre les individus en bonne santé et ceux avec un vieillissement accéléré en fonction de leur condition.
Prédiction de l'accélération du vieillissement absolue : Cette tâche vérifie si l'horloge peut prédire des signes de vieillissement accéléré chez des individus avec des conditions connues d'accélération du vieillissement.
Précision de la prédiction de l'âge chronologique : Cette tâche vise à voir à quel point l'horloge peut prédire l'âge chronologique avec précision.
Biais de prédiction de l'âge chronologique systématique : Cette tâche évalue si l'horloge produit des prédictions biaisées, ce qui signifie qu'elle ajoute ou soustrait systématiquement des années de manière incorrecte.
En analysant la performance sur ces tâches, les chercheurs peuvent mieux comprendre l'efficacité de chaque horloge de vieillissement.
Score cumulé de benchmarking
Pour fournir une comparaison équitable entre différentes horloges, un score cumulé de benchmarking a été créé. Ce score combine les résultats des diverses tâches, tenant compte des biais potentiels de chaque horloge de vieillissement. Un score élevé indique une horloge de vieillissement plus fiable.
Résultats du benchmarking
À travers ce processus de benchmarking, les chercheurs ont testé plusieurs horloges de vieillissement et ont découvert que les horloges de deuxième génération, conçues pour prédire la durée de vie plus précisément, ont généralement mieux performé. Ces horloges étaient meilleures pour différencier les individus en bonne santé de ceux avec des conditions d'accélération du vieillissement.
Cependant, les anciennes horloges de première génération ont aussi montré du potentiel dans certains domaines, en particulier pour prédire l'âge biologique. Il est important de noter que certaines conditions étaient difficiles à évaluer correctement par tous les modèles, suggérant que des recherches supplémentaires sont nécessaires pour améliorer la conception et la validation des horloges.
Conclusion
L'étude continue de l'âge biologique à travers la méthylation de l'ADN et d'autres biomarqueurs offre des perspectives pour comprendre et potentiellement prolonger la durée de vie humaine. Avec une approche systématique de benchmarking des horloges de vieillissement, les chercheurs peuvent affiner leurs méthodes, s'assurant que les études futures et les pratiques cliniques reposent sur des données fiables.
Améliorer ces mesures pourrait mener à des avancées significatives dans les essais cliniques pour des thérapies visant à prolonger la vie et à améliorer la santé des gens en vieillissant. Alors que la recherche continue d'évoluer, l'espoir est de découvrir des moyens efficaces de combattre les effets du vieillissement et d'augmenter la qualité de vie des individus à travers le monde.
Titre: ComputAgeBench: Epigenetic Aging Clocks Benchmark
Résumé: The success of clinical trials of longevity drugs relies heavily on identifying integrative health and aging biomarkers, such as biological age. Epigenetic aging clocks predict the biological age of an individual using their DNA methylation profiles, commonly retrieved from blood samples. However, there is no standardized methodology to validate and compare epigenetic clock models as yet. We propose ComputAgeBench, a unifying framework that comprises such a methodology and a dataset for comprehensive benchmarking of different clinically relevant aging clocks. Our methodology exploits the core idea that reliable aging clocks must be able to distinguish between healthy individuals and those with aging-accelerating conditions. Specifically, we collected and harmonized 66 public datasets of blood DNA methylation, covering 19 such conditions across different ages and tested 13 published clock models. We believe our work will bring the fields of aging biology and machine learning closer together for the research on reliable biomarkers of health and aging. Code: https://github.com/ComputationalAgingLab/ComputAge Dataset: https://huggingface.co/datasets/computage/computage_bench
Auteurs: Dmitrii Kriukov, E. Efimov, E. A. Kuzmina, E. E. Khrameeva, D. V. Dylov
Dernière mise à jour: 2024-06-06 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.06.597715
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.06.597715.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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