Orologio biologico misura l'età della maggior parte dei tessuti umani

22 October 2013

Tutti noi invecchiamo, ma gli scienziati non capiscono perché. Ora uno studio dell'UCLA ha scoperto un orologio biologico incorporato nel nostro genoma che potrebbe far luce sul motivo per cui il nostro corpo invecchia e come possiamo rallentare il processo.

I risultati, pubblicati il 21 ottobre sulla rivista Genome Biology, potrebbero offrire spunti preziosi per dare benefici alla ricerca sul cancro e sulle cellule staminali.

Mentre gli orologi biologici in precedenza sono stati collegati a saliva, ormoni e telomeri, la nuova ricerca è la prima a provocare lo sviluppo di uno strumento predittivo dell'età che usa un meccanismo di rilevamento del tempo nel corpo, finora sconosciuto, per misurare con precisione l'età di diversi organi, tessuti e tipi di cellule.

Questo nuovo strumento ha dimostrato inaspettatamente che alcune parti anatomiche, come il tessuto mammario femminile, invecchiano più velocemente del resto del corpo.

"Per combattere l'invecchiamento, abbiamo bisogno prima di tutto di un modo oggettivo per misurarlo. Individuare una serie di biomarcatori che tengono conto del tempo in tutto il corpo è stata una sfida lunga quattro anni", ha dichiarato Steve Horvath, professore di genetica umana alla David Geffen School of Medicine dell'UCLA e professore di biostatistica alla Fielding School of Public Health dell'UCLA. "Il mio obiettivo nell'inventare questo strumento predittivo dell'invecchiamento è aiutare gli scienziati a capire meglio ciò che accelera e rallenta il processo di invecchiamento umano".

Per creare questo predittore dell'età, Horvath si é focalizzato su un processo naturale chiamato metilazione, la modificazione chimica di uno dei quattro blocchi che compongono il nostro DNA. Egli ha passato al setaccio 121 insiemi di dati raccolti in precedenza dai ricercatori che avevano studiato la metilazione in tessuti umani sani e cancerosi. Raccogliendo informazioni da quasi 8.000 campioni di 51 tipi di tessuti e cellule prelevati da tutto il corpo, Horvath ha registrato il modo in cui l'età influenza i livelli di metilazione del DNA dalla pre-nascita fino a 101 anni. Per trovare il predittore dell'età, si è concentrato su 353 marcatori legati alla metilazione che cambiano con l'età e sono presenti in tutto il corpo.

Horvath ha testato l'efficacia dello strumento predittivo confrontando l'età biologica di un tessuto con la sua età cronologica. Quando lo strumento si é dimostrato ripetutamente preciso nel far corrispondere l'età biologica a quella cronologica, lui é rimasto entusiasta, ma un po' stordito. "E' sorprendente poter sviluppare uno strumento di previsione che tiene conto attendibilmente del tempo in tutta l'anatomia umana", ha detto. "Il mio approccio ha confrontato realmente mele e arance, o in questo caso, parti molto diverse del corpo, compreso cervello, cuore, polmoni, fegato, rene e cartilagine".

Mentre l'età biologica della maggior parte dei campioni corrispondeva all'età cronologica, qualcuno si discostava in misura sensibile. Ad esempio, Horvath ha scoperto che il tessuto del seno di una donna invecchia più velocemente del resto del corpo. "Il tessuto mammario sano ha circa 2-3 anni in più rispetto al resto del corpo di una donna", ha detto. "Se una donna ha il cancro al seno, il tessuto sano vicino al tumore ha in media 12 anni in più rispetto al resto del suo corpo". I risultati possono spiegare perché il cancro al seno è il tumore più comune nelle donne. Dato che l'orologio classifica il tessuto tumorale con una media di 36 anni in più del tessuto sano, questo potrebbe anche spiegare perché l'età è un fattore di rischio per molti tipi di cancro in entrambi i sessi.

Successivamente Horvath ha esaminato le cellule staminali pluripotenti indotte, le cellule adulte riprogrammate ad uno stato simile alle cellule staminali embrionali, consentendo loro di formare qualsiasi tipo di cellula del corpo e di continuare a dividersi indefinitamente. "La mia ricerca dimostra che tutte le cellule staminali sono neonate", ha detto. "Ancora più importante, il processo di trasformazione delle cellule di una persona in cellule staminali pluripotenti azzera l'orologio delle cellule allo stato zero".

In linea di principio, la scoperta dimostra che gli scienziati possono riavvolgere indietro l'orologio biologico del corpo e riportarlo a zero. "La grande domanda è se l'orologio biologico sottostante possa controllare un processo che porta all'invecchiamento", ha detto Horvath. "Se fosse così, l'orologio diventerebbe un biomarcatore importante per lo studio di nuovi approcci terapeutici per mantenerci giovani".

Infine, Horvath ha scoperto che il ritmo dell'orologio accelera o rallenta a seconda dell'età della persona. "Il tasso di ticchettio della sveglia non è costante", ha spiegato. "Esso fa tic-tac molto più velocemente quando si nasce e si passa da bambini ad adolescenti, poi rallenta a una velocità costante quando si raggiungono i 20 anni".

La scoperta inaspettata é che le cellule dei bambini con progeria, una malattia genetica che causa l'invecchiamento precoce, sembrano normali, riflettendo la vera età cronologica.

Horvath ha osservato che ci vorranno ulteriori ricerche per analizzare il meccanismo molecolare o biochimico preciso nel corpo che rende possibile il suo predittore di età. L'UCLA ha depositato un brevetto provvisorio sullo strumento predittivo dell'età di Horvath. I suoi prossimi studi esamineranno se l'arresto dell'orologio del corpo ferma il processo di invecchiamento, e se un orologio simile esiste nei topi.

Fonte: University of California, Los Angeles (UCLA), Health Sciences.

Riferimenti: Steve Horvath. DNA methylation age of human tissues and cell types. Genome Biology, 2013; 14 (10): R115 DOI: 10.1186/gb-2013-14-10-r115

Pubblicato da Elaine Schmidt in newsroom.ucla.edu (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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