近日，中國科學院上海營養與健康研究所Andrew?E.?Teschendorff研究組在《自然-衰老》（Nature Aging）上，發表了題為Quantifying the stochastic component of epigenetic aging的研究論文。該研究論證了表觀遺傳時鐘的重要組成部分來自誘導隨機DNA甲基化變化的生物機制，發現了表觀遺傳時鐘在預測實際年齡方面越準確，時鐘的潛在隨機成分就越大。相反，表觀遺傳時鐘在預測生理年齡方面有更好的表現，具有更強的非隨機成分。這體現了增加或減少生理年齡的過程本質上是非隨機的，而表觀遺傳時鐘常規的指針走動由DNA甲基化變化增加的內在隨機過程決定。
此前，科研人員觀察到DNA的表觀遺傳共價修飾即DNA甲基化。隨著年齡的增長而改變，這種改變在較大程度上與細胞和組織類型無關。此后，表觀遺傳DNA甲基化時鐘被開發出來。根據受試者的DNA樣本，表觀遺傳時鐘可以準確地預測該人的實際年齡，并在某種程度上可以預測該人的生理年齡。表觀遺傳時鐘被證明適用于任何哺乳動物物種，并被用于測試抗衰老和細胞再生策略的功效以及其他應用場景。然而，除了表觀遺傳有絲分裂鐘外，這些時鐘的潛在生物學機制有待發掘。
研究發現，隨機DNA甲基化變化在細胞群體中平均的凈效應是累積DNA甲基化變化的線性變化。相反，年齡加速的生物過程本質上是非隨機的。此前，科學家認為生理年齡加速可能只反映了隨機DNA甲基化變化的增加，而實驗室數據表明并非如此。該工作展示了這一規則的唯一例外是表觀遺傳有絲分裂時鐘。在癌癥或腫瘤前病變中，有絲分裂年齡的加速體現在隨機DNA甲基化變化的增長率上，表明與細胞分裂相關的DNA甲基化變化本質上是隨機的。
研究工作得到國家自然科學基金委員會和中國科學院的支持。
營養與健康所通過量化表觀遺傳時鐘的隨機成分闡明表觀遺傳時鐘的本質
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