Výzkum zaměřený na stárnutí buněk
Vědecké poznání v oblasti biologie stárnutí se posunulo od předpokladu rovnoměrného stárnutí celého organismu k detailnímu sledování odlišných procesů v jednotlivých tkáních a orgánech. Nová studie, publikovaná v časopise Nature Medicine, přináší poznatky o stárnutí na úrovni konkrétních buněčných typů a jejich využití pro predikci závažných onemocnění.
Metodologie a analýza dat
Tým vědců pod vedením Tonyho Wyss-Coraye ze Stanfordovy univerzity využil strojové učení k odhadu biologického věku více než 40 typů buněk. Vědci vycházeli ze sekvenování RNA jednotlivých buněk z databáze Human Protein Atlas a následně propojili specifické geny s jejich proteinovými produkty v krevní plazmě. Výzkum pracoval s daty přibližně 60 000 osob.
Analýza prokázala, že u 35 procent zkoumané populace nedochází k extrémnímu stárnutí v žádném konkrétním buněčném typu. Naopak u 24 procent osob bylo zaznamenáno výrazné stárnutí v jednom buněčném typu a 1,5 procenta jedinců vykazovalo známky zrychleného stárnutí ve více než deseti buněčných typech současně.
Predikce onemocnění a buněčné hodiny
Zjištěné modely stárnutí buněk vykazují schopnost predikovat vznik některých chorob. Výzkumníci identifikovali souvislost mezi zrychleným stárnutím buněk kosterního svalstva (myocytů) a pozdějším výskytem amyotrofické laterální sklerózy (ALS). U stárnutí astrocytů, což jsou buňky podporující funkci neuronů, byla zjištěna schopnost predikovat rozvoj Alzheimerovy choroby. Analýza rovněž naznačila potenciál pro předpovídání dalších stavů, včetně typu 2 diabetu, chronické obstrukční plicní nemoci či cévní mozkové příhody.
Interakce s genetickými faktory
Studie se zaměřila také na interakci mezi buněčným stárnutím a genetickou predispozicí, konkrétně genotypem APOE, který je významným faktorem u Alzheimerovy choroby. U osob s genotypem APOE4, který je spojen s vyšším rizikem tohoto onemocnění, byla pozorována téměř trojnásobná pravděpodobnost rozvoje nemoci v případě, že vykazovaly zároveň zrychlené stárnutí astrocytů.
Výzkumníci poukazují na jev antagonistické pleiotropie u nositelů různých alel APOE. Zatímco varianta APOE4 může být spojena s rychlejším stárnutím mozkových buněk, v minulosti mohla poskytovat výhodu v imunitní obraně organismu. V současné době, kdy se populace dožívá vyššího věku, se však tento mechanismus projevuje jako rizikový faktor pro neurodegenerativní onemocnění.
Další sledované vlivy
Data rovněž potvrdila vliv vnějších faktorů, jako je kouření, na rychlost stárnutí buněk dýchacích cest. U kuřáků, jejichž alveolární buňky typu 2 a respirační epitelové buňky vykazovaly mladší biologický profil, byla pozorována nižší náchylnost k rozvoji rakoviny plic. Modely založené na stárnutí specifických buněk, především myocytů a neuronů, se rovněž ukázaly jako využitelné pro odhad rizika úmrtnosti ze všech příčin.