营养与健康所通过量化表观遗传时钟的随机成分阐明表观遗传时钟本质

近日，中国科学院上海营养与健康研究所Andrew E. Teschendorff研究组在《自然-衰老》（Nature Aging）上，发表了题为Quantifying the stochastic component of epigenetic aging的研究论文。该研究论证了表观遗传时钟的重要组成部分来自诱导随机DNA甲基化变化的生物机制，发现了表观遗传时钟在预测实际年龄方面越准确，时钟的潜在随机成分就越大。相反，表观遗传时钟在预测生理年龄方面有更好的表现，具有更强的非随机成分。这体现了增加或减少生理年龄的过程本质上是非随机的，而表观遗传时钟常规的指针走动由DNA甲基化变化增加的内在随机过程决定。

此前，科研人员观察到DNA的表观遗传共价修饰即DNA甲基化。随着年龄的增长而改变，这种改变在较大程度上与细胞和组织类型无关。此后，表观遗传DNA甲基化时钟被开发出来。根据受试者的DNA样本，表观遗传时钟可以准确地预测该人的实际年龄，并在某种程度上可以预测该人的生理年龄。表观遗传时钟被证明适用于任何哺乳动物物种，并被用于测试抗衰老和细胞再生策略的功效以及其他应用场景。然而，除了表观遗传有丝分裂钟外，这些时钟的潜在生物学机制有待发掘。

研究发现，随机DNA甲基化变化在细胞群体中平均的净效应是累积DNA甲基化变化的线性变化。相反，年龄加速的生物过程本质上是非随机的。此前，科学家认为生理年龄加速可能只反映了随机DNA甲基化变化的增加，而实验室数据表明并非如此。该工作展示了这一规则的唯一例外是表观遗传有丝分裂时钟。在癌症或肿瘤前病变中，有丝分裂年龄的加速体现在随机DNA甲基化变化的增长率上，表明与细胞分裂相关的DNA甲基化变化本质上是随机的。

研究工作得到国家自然科学基金委员会和中国科学院的支持。

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营养与健康所通过量化表观遗传时钟的随机成分阐明表观遗传时钟的本质