Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Биомолтекст2020
  • vsh25
  • Vitacoin

«-Омики» и старение: от биомаркеров до системной биологии (1)

Перевод Евгении Рябцевой

Резюме

Возраст является наиболее важным фактором риска развития многих болезней, в том числе нейродегенеративных заболеваний, ишемической болезни сердца, сахарного диабета 2 типа и рака. Из-за увеличения средней продолжительности жизни и низких уровней рождаемости в развитых странах наблюдается рост заболеваемости возрастными болезнями. Поэтому понимание взаимосвязи между заболеваниями и старением, а также претворение в реальность идеи здорового старения являются основными целями медицинских исследований. За последние десятилетия произошло значительное увеличение объема биологических данных за счет внедрения высокоэффективных технологий, позволяющих оценивать тысячи переменных, в том числе (эпи)генетических и метаболических. Наиболее распространенным и, на сегодняшний день, успешным подходом к анализу этих данных является так называемый редукционистский (упрощенческий) подход. Он предполагает отдельную проверку каждой переменной на наличие ассоциаций с интересующим исследователя показателем, таким как возраст или возрастное заболевание. Однако большая часть наблюдаемого многообразия характеристик фенотипов остается необъясненной; помимо этого отсутствует и полное понимание наиболее сложных их комплексов. 

Фенотип – совокупность внешних и внутренних признаков, приобретённых в результате индивидуального развития организма. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного факторами внешней среды. 

Целью системной биологии является интеграция данных, полученных при проведении различных экспериментов, для обеспечения понимания системы как единого целого вместо детального изучения отдельных факторов. Это позволяет глубже заглянуть в механизмы, лежащие в основе сложных признаков, появляющихся в результате совместного воздействия нескольких взаимодействующих между собой изменений в биологической системе. В данном обзоре рассматриваются последние достижения в применении технологий так называемых «-омик» для идентификации биомаркеров старения. После этого анализируются существующие подходы системной биологии, обеспечивающие интеграцию данных различных типов, и объясняется необходимость дальнейших разработок в данной области с целью повышения качества эпидемиологических исследований.

Введение

Старение часто описывается как происходящее со временем прогрессивное накопление изменений, ведущее к утрате физиологической состоятельности и фертильности, повышению восприимчивости к заболеваниям и, в конечном итоге, к смерти (Harman, 1988, 2001; Kirkwood & Austad, 2000; Vijg & Suh, 2005; López-Otín et al., 2013). Несмотря на значительные усилия и разработку множества теорий, лежащий в основе старения процесс на сегодняшний день во многом неясен (Kirkwood & Austad, 2000; Weinert & Timiras, 2003; Rattan, 2006).

Специалисты разграничивают хронологический и биологический возраст. Хронологический возраст определяется как продолжительность жизни человека в абсолютных цифрах. Биологический возраст, напротив, представляет собой более широкую концепцию, принимающую во внимание физическое и психическое здоровье человека, что позволяет учитывать индивидуальные особенности процесса старения. Задачей большинства посвященных изучению старения исследований является поиск ассоциаций между хронологическим возрастом и клиническими, а также молекулярными характеристиками фенотипа (Warming et al., 2002). 

Однако в ряде исследований отдельные характеристики фенотипа, такие как функция внешнего дыхания, сила кисти или минеральная плотность костной ткани, использовались в качестве промежуточных показателей, исходя из которых можно вычислить искомые данные, необходимые для изучения молекулярных изменений процесса биологического старения (Jackson et al., 2003; Bell et al., 2012; Levine, 2013). Ученые также занимались изучением причин долголетия и замедления биологического старения путем сравнения долгожителей с более молодыми представителями группы контроля (Biagi et al., 2012; Sebastiani et al., 2012).

За два последних десятилетия средняя продолжительность жизни в Великобритании увеличилась на 5,3 года для мужчин и на 4,7 года для женщин. По прогнозам специалистов, в течение следующих 20 лет эта тенденция будет сохраняться (Oeppen & Vaupel, 2002; Office for National Statistics, 2014). На фоне увеличения средней продолжительности жизни ожидается резкий рост заболеваемости возрастными болезнями (в 2000 и 2012 годах от старческого слабоумия страдало 700 000 и 800 000 людей соответственно – Alzheimer's Society, 2014), что окажет сильное влияние на затраты здравоохранения. Поэтому более полное понимание механизмов старения и его влияния на заболевания является долгосрочной целью общественного здравоохранения и злободневной темой современных медицинских исследований.

Используемые «-омиками» технологии являются ценными инструментами для изучения старения на молекулярном уровне. До сих пор в данной сфере активно применялись упрощенческий подход к анализу данных и индивидуальное тестирование измеряемых переменных на наличие ассоциативной связи с возрастом. При проведении подобных исследований были идентифицированы сотни эпигенетических мутаций, уровней генной экспрессии и концентраций метаболитов, связанных с хронологическим и/или биологическим возрастом (детали см. ниже). Даже несмотря на то, что эти результаты прояснили многие аспекты старения как комплексного фенотипа, лежащие в основе данных ассоциаций механизмы и роль взаимодействий между различными биологическими объектами во многих случаях до сих пор не ясны. В противоположность упрощенческим подходам, целью системной биологии является анализ всех компонентов биологического процесса с учетом их взаимодействий и свойственной им иерархической структуры (Ideker et al., 2001; Barabási & Oltvai, 2004). С появлением в доступе все большего количества данных, полученных с помощью высокопроизводительных методов, системная биология дала начало множеству новых методов и обеспечила их успешное применение к вопросам возраста и возрастных фенотипов (как описано ниже).

В данной статье представлен краткий обзор современного состояния в области технологий «-омик» и их применения в изучении старения. Помимо этого очерчен ряд проблем упрощенческого подхода и приведено обсуждение возможностей их преодоления с помощью системной биологии. В статье описаны статистические методы, используемые в системной биологии, а также актуальные и перспективные области их применения в сфере изучения старения для перехода от биомаркеров старения к более холистическому пониманию процесса старения.


Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru

26.10.2015

Читать статьи по темам:

активное долголетие биомаркеры возрастные болезни старение Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Доклад Маргарет Чань к Международному дню пожилых людей

Генеральный директор ВОЗ призвала лидеров мира и медиков взять на вооружение рекомендации доклада с тем, чтобы обеспечить своему населению здоровое старение.

читать

Геропротекторы: самая полная база данных (1)

Geroprotectors представляет собой простую в обращении публичную базу данных, содержащую информацию о более чем 250 экспериментах, в которых изучались более 200 подтвержденных или потенциальных геропротекторов.

читать

Скажем эйджизму «нет»!

Впервые на III Национальной конференции «Общество для всех возрастов» пройдет сессия по эйджизму, на которой отечественные и зарубежные эксперты попытаются разработать рекомендации по его преодолению.

читать

Бабушки жгут!

Эти пожилые женщины (в группу не приглашают участниц младше 80 лет) невероятно милы, когда выступают. Их энергия и энтузиазм поражает, учитывая их возраст.

читать

Наконец-то!

Группа биологов из Нью-йоркской Медицинской школы им. А.Эйнштейна подала в FDA заявку на одобрение геропротектора на основе метформина для клинических исследований на людях.

читать