Tilfeldige cellulære endringer spiller en avgjørende rolle i levetiden utover genetikk og miljø

En ny modell for aldring tar ikke bare hensyn til genetikk og miljøeksponering, men også til de små endringene som tilfeldig oppstår på mobilnivå.

Universitetsprofessor Caleb Finch introduserte "Tripartite Phenotype of Aging" som en ny konseptuell modell som tar for seg hvorfor levetiden varierer så mye, selv blant menneskelige eneggede tvillinger som deler de samme genene. Bare omtrent 10 til 35 prosent av levetiden kan spores til gener som er arvet fra foreldrene våre, Finch nevnte.

Finch forfattet papiret som introduserte modellen med en av hans tidligere doktorgradsstudenter, Amin Haghani, som fikk sin doktorgrad i aldersbiologi fra USC Leonard Davis School i 2020 og nå er postdoktor ved UCLA. I artikkelen, de foreslår at den begrensede arveligheten til aldringsmønstre og levetid hos mennesker er et resultat av interaksjoner mellom gen og miljø, sammen med stokastisk, eller sjanse, variasjoner i kroppens celler. Disse tilfeldige endringene kan omfatte mobilendringer som skjer under utvikling, molekylær skade som oppstår senere i livet, og mer.

Vi ønsket å introdusere et konseptuelt kart og noen ny terminologi som vil motivere til en mer omfattende forståelse av hva begrensningene til genetiske determinanter i aldring er, hvor viktig det er å vurdere den genetiske variasjonen i forhold til miljøet, og inkludere dette nye domenet med stokastiske variasjoner, som er veldig godt anerkjent av forskjellige felt. Den har egentlig ikke blitt satt i en formell kontekst der hele pakken kan diskuteres, og det er det jeg håper artikkelen vår oppnår. "

Caleb Finch, ARCO/William F. Kieschnick Chair in the Neurobiology of Aging ved USC Leonard Davis School

Utvidelse på eksponeringen

Den nye modellen er en naturlig forlengelse av ideen om utstillingen, som først ble foreslått av kreftepidemiolog Christopher Paul Wild i 2005 for å trekke oppmerksomheten til behovet for flere data om livstidens eksponering for miljøkreftfremkallende stoffer. Eksponeringskonseptet illustrerer hvordan eksterne faktorer, alt fra luftforurensning og sosioøkonomisk status til individuelle kostholds- og treningsmønstre, samhandle med endogene, eller intern, faktorer som kroppens mikrobiom og fettforekomster.

Exposome er nå en vanlig modell, formørkelse av tidligere karakteriseringer av miljøfaktorer som påvirker risiko "en etter en." Finch har tidligere utvidet eksponeringskonseptet med introduksjonen av Alzheimers sykdom. Gero-eksposomet vurderer nå hvordan gener og miljø interagerer over levetiden for å forme hvordan vi eldes.

Den nye modellen illustrerer at celle-for-celle-variasjoner i genuttrykk, variasjoner som oppstår under utvikling, tilfeldige mutasjoner, og epigenetiske endringer - å slå gener "av" eller "på" - bør eksplisitt vurderes bortsett fra tradisjonell genetisk eller miljøforskning angående aldring, Sa Finch. Mer detaljert studie av disse sjanseprosessene har blitt muliggjort av banebrytende forskningsteknikker, inkludert studiet av gentranskripsjon i enkeltceller samt ChIP-sekvensering, som kan illustrere hvordan individuelle proteiner samhandler med DNA.

Effekter av hendelse på helse

I avisen, Finch og Haghani diskuterte flere eksempler på hvordan risiko for aldersrelatert sykdom er dårlig forutsagt av DNA alene, men er sterkt påvirket av miljøeksponering samt tid og varighet av eksponeringen, inkludert under utvikling eller i løpet av tiår.

Et velkjent eksempel på et gen som er assosiert med økt risiko for Alzheimer er ApoE-4; derimot, å ha ApoE-4-genet betyr ikke definitivt at noen vil få Alzheimers. Studier på både mus og mennesker viste at ApoE-4 og klynger av beslektede gener interagerer med eksponering som luftforurensning eller sigarettrøyk for å påvirke risiko, og Alzheimers pasienter viser også forskjeller i epigenetikken sammenlignet med individer uten sykdommen.

Han la til at ideen om miljøeksponering kan strekke seg lenger enn mange mennesker forventer. Sykdomseksponering tidligere i livet kan påvirke helserisiko senere i livet - og på tvers av generasjoner.

"Miljøet vi blir utsatt for, går tilbake til våre bestemødre fordi egget vi kom fra var i vår mors eggstokker da hun ble født, "forklarte han." Så det betyr, i mitt tilfelle, fordi bestemoren min ble født i 1878, Jeg kan godt bære noen spor etter 1800 -tallets miljø, som inkluderte mye større eksponering for smittsomme sykdommer fordi det ikke var antibiotika. "

Finch sa at han håper den mer omfattende modellen om hvordan gener, miljø, og tilfeldige variasjoner over tid samhandler for å påvirke aldring. En ny diskusjon om hva det raskt utviklende feltet innen presisjonsmedisin må ta i betraktning for å fremme sunn aldring.

"Jeg tror at det vil være en mye større anerkjennelse når det gjelder å forstå individuelle aldersmønstre, "sa han." Vi kan bare definere det opp til et visst punkt ved å kjenne de genetiske risikoene; vi må ha en mer omfattende forståelse av eksponeringene for livstid, miljø og livsstil for et individ for å få en bedre forståelse av genetisk risiko for bestemte sykdommer. "

• Konstruert mus Intestine Chip-plattform for mus kan hjelpe til med å studere interaksjoner mellom vert og mikrobiomer
• UMass Amherst -forsker fokuserer på å forstå grunnleggende aspekter ved hendemikrobiomet