寿命能推算吗？加州大学科学家提出“预测方法”

■我们的记者袁一学

从古代到现在，从国内到国外，从炼金术到现代科学，永生似乎一直是人类的追求。

但是如果你想延缓衰老，你必须首先了解是什么导致衰老。最近，加州大学洛杉矶分校的生物统计学家史蒂夫·霍瓦特发现了一种预测一个人生命周期的方法:基于300~500个DNA甲基化标记，将一个人的身体与他的实际年龄进行比较，然后观察衰老是异常快还是异常慢，然后推断他的寿命。

遗传老化代码

事实上，霍瓦特的研究小组几十年前就开始了这项实验，从来自美国和欧洲的13000多人的血液样本中收集了DNA。然后，研究人员通过各种分子生物学方法测量了每个人的衰老速度，包括霍瓦特在2013年开发的表观遗传时钟方法。

表观遗传时钟被用作生物标记，根据人体组织或体液中的DNA甲基化修饰变化来预测衰老。这种方法可以通过跟踪DNA甲基化的变化来计算血液和其他组织的老化。在将实际年龄与血液的生物年龄进行比较后，研究人员说这种方法可以预测每个人的预期寿命。

两年前，来自英国剑桥的巴巴汉姆研究所和欧洲生物信息学研究所的研究人员也发现了一种小鼠表观遗传时钟。研究人员根据小鼠基因组329个位点的甲基化变化预测了小鼠的年龄，精确度为3.3周。基于这种准确性，人类的平均寿命是85岁，而老鼠的平均寿命是3岁。可以看出，小鼠表观遗传时钟的准确率优于5%。该结果发表在2017年的《基因生物学》上。

“小鼠表观遗传衰老时钟令人兴奋，因为这个表观遗传时钟可能代表了哺乳动物衰老的基本特征。如果人类表观遗传衰老时钟能够被识别，这将是衰老领域的一个重大突破。”扬州大学表观遗传学和表观遗传学研究所所长、教授崔在接受《中国科学报》采访时解释道。

但崔同时强调:“根据上述研究结果，利用表观遗传时钟预测衰老和寿命是可能的，但时机尚未成熟，需要进一步研究。”

表观遗传学与衰老

要理解表观遗传学和衰老之间的直接关系，我们必须首先理解表观遗传学的概念。它是由生物学家瓦丁顿在现代遗传学导论中首次提出的。1996年，美国科学家詹姆斯·赫尔曼(James Herman)和斯蒂芬·贝林(Stephen B Baylin)发明了甲基化特异性检测技术(MSP)，并发现肿瘤抑制基因启动子区的CpG被该技术超甲基化。这使得科学家们开始意识到表观遗传信息的重要性，如DNA甲基化在人类健康中的重要性。

一般来说，表观遗传学是指基因表达的可遗传变化，而基因核苷酸序列没有变化。也就是说，生物体或细胞的特征或特性是特定基因型与环境相互作用的结果。即使DNA序列本身没有改变，基因的活性也可以改变。表观遗传学的主要功能是通过DNA甲基化和组蛋白修饰来调节基因的时空表达。有许多表观遗传现象，如基因组印记、母体效应、X染色体失活等。

“表观遗传学实际上有点像玻璃球跳棋上的一个小圆坑，它限制棋子的移动并固定它们的位置。”中国科学院生物物理研究所的研究员朱冰给《中国科学日报》的记者举了一个生动的例子。表观遗传系统的存在使多细胞生物能够实现细胞分化，从而产生具有相同基因组的数百种不同类型的细胞。表观遗传系统也限制了细胞的随机变化，因此细胞类型可以稳定在几十万，而不是无限增加。这样，人们就可以成为“合格的多细胞生物”。

霍瓦特提出的表观遗传时钟是一种针对DNA甲基化状态的算法。该算法可以非常准确地估计年龄。这种判断不仅基于细胞本身，还基于其生长环境。例如，白细胞的生命周期可能只有几天或几周，但它具有供体的生命特征。此外，除了白细胞，从大脑、结肠和许多其他器官提取的DNA也包含人体的重要特征。这种寿命判断方法的误差仅在3.6年以内。此外，如果捐献者捐献特定的组织，精确度会更高。例如，如果唾液样本单独给出，误差将减少到2.7年。给定一个特定的白细胞，误差可以在1.9年内控制，等等。

朱冰对这项研究持保守观点:“这项研究仍然有点像先射箭，然后在箭击中的位置画靶心。更多的研究仍有待完成。”他认为，尽管实验已经证明表观遗传基因可能与衰老有关，但它们不能证明两者之间的因果关系。

研究衰老需要时间。

研究衰老并不容易，因为衰老是一个复杂的生命过程，许多因素参与调节并发挥重要作用，包括遗传因素、表观遗传因素和环境因素。更重要的是，目前的研究主要是在动物实验中，但是一个物种的老化机制是否与另一个物种的老化机制相同是有争议的。

随着表观遗传学生命科学的发展，表观遗传学与衰老的关系已经成为表观遗传学研究的重要内容之一，一门新的学科——衰老表观遗传学正在形成。崔对说道。

现在人们普遍认为，除了在衰老中起重要作用的遗传因素外，表观遗传因素可能比想象中发挥更大的作用。表观遗传的变化可以导致基因表达的变化，并可以传递给下一代。环境因素也会影响衰老。这包括营养缺乏、吸烟、饮酒等。现有研究已经证实，这些环境因素可以通过表观遗传影响来影响衰老，遗传因素也可以通过表观遗传影响来影响衰老。

目前，崔对的研究还涉及到衰老。“我们正在研究干细胞抗衰老和衰老的表观遗传机制。本文主要研究人骨髓间充质干细胞的维持和分化，揭示骨髓间充质干细胞抗衰老、抗炎和免疫调节的分子机制。此外，还对肿瘤的表观遗传学进行了研究。主要是破解肿瘤发生发展的表观遗传学的分子机制，尝试寻找可用于肿瘤早期诊断的分子标记物。”崔认为，随着相关研究的深入，该学科将不断完善。

相关论文信息:https://doi.org/10.1186/s13059-017-1203-5

中国科学新闻(2018-116，第8版健康)