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# 生物学# システム生物学

老化に関する新たな洞察:DNAとRNAの役割

研究によると、DNAメチル化と年齢に関連する健康の変化の間に関係があることがわかった。

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老化は私たちの細胞や分子にいろんな変化をもたらすんだ。この変化は、年を取るにつれて体がどう機能するかに影響を与えることがあるんだ。科学者たちはこの変化を研究することで、老化についてもっと知りたくて、年齢に関連する病気を治す新しい方法を見つけようとしてるんだ。

老化に関連する主要な変化の一つがDNAメチル化だよ。これはDNAに小さな化学的タグが追加されて、遺伝子がオンになったりオフになったりするのに影響を与えるプロセスなんだ。科学者たちは、DNAメチル化のパターンが年齢とともに変わることを発見していて、これらの変化はさまざまな人々や種にわたって見られることが多いんだ。でも、科学者たちはまだ多くの老化に関連する変化が私たちの健康に何を意味するのかは完全には理解していないんだ。

もう一つ重要な研究分野がトランスクリプトミクスで、これは遺伝子によって生成されるRNAを見てるんだ。トランスクリプトミクスのデータは、異なる組織や細胞で遺伝子がどのように振る舞うかをより明確に示してくれるんだ。年を取るにつれて遺伝子発現にも変化があるけど、トランスクリプトミクスのデータはDNAメチル化のデータよりも一貫性がないことが多いんだ。この一貫性のなさが、異なる研究や集団間で結果を比較するのを難しくしているんだ。

この課題に取り組むために、研究者たちは複数の生物学的データを組み合わせて「マルチオミクス」と呼ばれるアプローチを使ってるんだ。DNAメチル化データとトランスクリプトミクスデータを統合することで、科学者たちは老化のより完全な絵を描こうとしていて、治療のターゲットにするかもしれない遺伝子を特定しようとしてるんだ。

老化におけるDNAメチル化の役割

DNAメチル化の変化は、生物学的老化の中で最も研究されている側面の一つなんだ。これらの変化は、さまざまな研究や集団で年齢とよく相関していることが示されてるんだ。でも、これらの変化の機能的な影響はしばしば不明なんだ。

研究者たちはもっと情報を集めながら、「エピスコア」みたいなモデルを作り始めていて、DNAメチル化データを使って他のデータタイプで生物学的特徴を予測してるんだ。これらのモデルは期待できる結果を示しているけど、さまざまなデータセットでのさらなる検証が必要なんだ。

トランスクリプトミクスの変化からの洞察

トランスクリプトミクスを使って、研究者たちは遺伝子発現レベルに基づいて生物学的年齢を推定する「トランスクリプトミッククロック」を開発してるんだ。でも、これらのクロックは異なるグループに適用すると大きく変わることがあるから、一貫した結果を信頼するのは難しいんだ。

この変動性は、ある研究の結果を別の研究と比較する時に特に懸念されるんだ。正確性と信頼性を高めるために、科学者たちはトランスクリプトミクスの変化をDNAメチル化の変化に結びつけることに興味を持っているんだ。そうすることで、老化が私たちの生物学にどのように影響を与えるかをより明確に理解できるようになるんだ。

老化遺伝子を特定するためのデータ統合

最近、研究者たちはさまざまな大規模研究からDNAメチル化とトランスクリプトミクスデータの両方を見て、年齢に関連する遺伝子を見つけることを目指しているんだ。彼らの目標は、DNAメチル化の変化が年齢とともに遺伝子発現にどのように影響するのかを調べることなんだ。この分析には何千もの血液サンプルのデータが含まれていて、より信頼性の高い結果が得られるんだ。

面白いことに、メチル化に大きな変化が見られる遺伝子が、必ずしも遺伝子発現の変化に対応しているわけではなかったんだ。これは、メチル化の変化が自ら活発に発現していない遺伝子で起こることがあることを示唆しているんだ。逆に、年齢とともに発現が減少する遺伝子は、DNAメチル化の変化との関連が強かったんだ。

両方のデータを統合することで、科学者たちは多くの年齢関連遺伝子を確認することができたんだ。これらの遺伝子は「マルチオミク老化遺伝子」と呼ばれ、老化に関連するDNAメチル化と遺伝子発現の明確な変化を示しているんだ。

robustなデータからの新たな発見

研究者たちは、自分たちの発見を確認するために、新しい高品質のDNAメチル化データセットを生成したんだ。このデータセットには多様な個人が含まれていて、DNAメチル化パターンに一貫した年齢関連の変化が示されているんだ。この新しいデータを以前の発見と統合することで、科学者たちは特定した老化遺伝子を完全に検証することができたんだ。

この研究は、白血球の一種であるT細胞の重要性も強調しているんだ。特定された老化遺伝子の多くは、T細胞の分化や活性化に関連していたんだ。これらのつながりを理解することで、免疫系に影響を与える年齢関連の病気に対する治療法を開発するのに役立つかもしれないんだ。

老化と死亡リスク

研究のもう一つの重要な側面は、特定された老化遺伝子と臨床的結果、特に死亡率との関連だよ。結果は、特定されたマルチオミク老化遺伝子における特定のDNAメチル化レベルが、個人の死亡リスクを予測できることを示しているんだ。この関係は、研究の実用的な影響を示していて、これらの老化遺伝子が健康結果の予測にどのように役立つかを強調しているんだ。

血液細胞の組成の影響

血液は年齢とともに数やタイプが変化するさまざまな細胞で構成されているんだ。この複雑さは、これらの変化がDNAメチル化や遺伝子発現の研究にどのように影響するかについて疑問を呼び起こすんだ。研究者たちは、メチル化レベルの変化を血液細胞の組成の変化によるものから分離することに取り組んだんだ。

彼らの分析では、細胞タイプの変化を考慮に入れた後でも、DNAメチル化レベルと老化との関連が強く残っていることが明らかになったんだ。この発見は、老化に関連するメチル化の変化が細胞組成の変化の副産物だけではなく、実際に老化プロセスに内在するものであることを示唆しているんだ。

結論と今後の方向性

このマルチオミク分析から得られた結果は、老化に関連する生物学的変化について貴重な洞察を提供しているんだ。DNAメチル化とトランスクリプトミクスのデータを組み合わせることで、科学者たちは老化に伴う変化が健康にどのように影響するかを理解するための新しい道を開いたんだ。さらに多くの研究者がマルチオミクスアプローチを利用することで、老化についての理解が深まり、年齢関連の病気と戦うための戦略が洗練される可能性があるんだ。

この研究は、統合的な方法が単一オミク研究が見逃すかもしれない意味のある生物学的洞察を明らかにする可能性を強調しているんだ。老化を探求し続ける研究コミュニティの中で、新しいバイオマーカーや治療的ターゲットの可能性がますます明らかになるんだ。最終的な目標は、これらの科学的な進展から得られた知識を活用して、老化とともに人間の健康や生活の質を改善することなんだ。

研究者たちはこれらの洞察を使って、老化の進行を変える戦略や、年齢に関連する健康の低下を和らげる治療法を開発しようとしているんだ。老化に関する理解が深まるにつれて、人々が健康で長生きするのを助ける革新的なツールや方法が見つかるかもしれないんだ。

オリジナルソース

タイトル: Integrative epigenetics and transcriptomics identify aging genes in human blood

概要: Recent epigenome-wide studies have identified a large number of genomic regions that consistently exhibit changes in their methylation status with aging across diverse populations, but the functional consequences of these changes are largely unknown. On the other hand, transcriptomic changes are more easily interpreted than epigenetic alterations, but previously identified age-related gene expression changes have shown limited replicability across populations. Here, we develop an approach that leverages high-resolution multi-omic data for an integrative analysis of epigenetic and transcriptomic age-related changes and identify genomic regions associated with both epigenetic and transcriptomic age-dependent changes in blood. Our results show that these "multi-omic aging genes" in blood are enriched for adaptive immune functions, replicate more robustly across diverse populations and are more strongly associated with aging-related outcomes compared to the genes identified using epigenetic or transcriptomic data alone. These multi-omic aging genes may serve as targets for epigenetic editing to facilitate cellular rejuvenation.

著者: Mahdi Moqri, J. R. Poganik, C. Herzog, K. Ying, Q. Chen, M. Emamifar, A. Tyshkovskiy, E. W. Alec, J. Mur, B. Matei-Dediu, L. Goeminne, W. Mitchell, D. L. McCartney, R. L. Marioni, J. A. Lasky-Su, M. Snyder, V. N. Gladyshev

最終更新: 2024-06-03 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.30.596713

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.30.596713.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

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