Natuklasan ng mga siyentipiko ang mga pangunahing pagbabago sa biyolohikal na nauugnay sa edad sa 40s at 60s

Sa isang kamakailang pag-aaral na inilathala sa Nature Aging, nagsagawa ang mga mananaliksik mula sa Singapore at US ng isang komprehensibong longitudinal cohort profiling (n=108) gamit ang makabagong multi-omics na mga diskarte upang matukoy ang nonlinear dynamics ng pagtanda ng tao. Kasama sa cohort ng pag-aaral ang mga residente ng California na may edad 25 hanggang 75 taon, na sinundan hanggang 6.8 taon (median 1.7 taon).

Natuklasan ng pag-aaral na 6.6% lamang ng mga molecular marker ang nagpakita ng mga linear na pagbabago sa edad, habang ang isang makabuluhang proporsyon - 81% - ay nagpakita ng mga non-linear na pattern, na nagha-highlight sa pagiging kumplikado ng proseso ng pagtanda. Ang pagsusuri sa mga molecular marker ay nagsiwalat na ang pagtanda ng tao ay hindi isang linear na proseso, na may mga dramatikong pagkagambala sa ilang partikular na biological pathway na naobserbahan sa paligid ng 44 at 60 taong gulang, tulad ng alcohol at lipid metabolism sa edad na 40 at carbohydrate metabolism at immune regulation sa edad na 60. Ang mga natuklasan na ito ay nagbibigay ng walang uliran na pananaw sa biological at molecular therapeutic pathways sa pagtukoy ng mga makabuluhang therapeutic na daanan ng tao sa pagtukoy sa mga therapeutic step na pathway ng tao. malalang sakit na nauugnay sa edad.

Ang pagtanda ay tinukoy bilang ang pagbaba sa mga physiological function na nauugnay sa edad, na nauugnay sa panganib at pag-unlad ng mga malalang sakit tulad ng diabetes, neurodegeneration, cancer, at cardiovascular disease.

Ang mga kamakailang pag-aaral na gumagamit ng mga makabagong system-based na high-throughput na teknolohiya ng omics ay nagpapakita na, salungat sa mga naunang paniniwala, ang pagtanda ay hindi isang linear na proseso. Gumamit ang pag-aaral ng transcriptomics, proteomics, metabolomics, at microbiome analysis upang tuklasin ang pagiging kumplikado ng pagtanda sa antas ng molekular. Ang ilang partikular na limitasyon sa edad ay maaaring magsilbing mahahalagang sandali na nauugnay sa mga makabuluhang hindi linear na pagbabago sa metabolismo at mga molekular na profile. Halimbawa, ang mga sakit na neurodegenerative at mga sakit sa cardiovascular ay nagpapakita ng mga makabuluhang peak sa pagkalat sa populasyon sa paligid ng 40 at 60 taong gulang.

Sa kabila ng medyo bagong kaalaman na ito, ang panitikan ay hanggang ngayon ay nakatuon sa biology ng pagtanda, na may pag-aakalang ang pagtanda ay isang linear na proseso. Maaaring natakpan ng diskarteng ito ang mga mekanismong insight na kailangan para makabuo ng mga therapeutic na interbensyon laban sa mga sakit na nauugnay sa edad, na humahadlang sa pagkamit ng pagpapahaba ng buhay at kalusugan ng tao sa katandaan.

Ang layunin ng pag-aaral na ito ay upang matugunan ang puwang na ito sa panitikan sa pamamagitan ng paggamit ng isang baterya ng malalim na multi-omics profiling na pamamaraan upang suriin ang mga partikular na pagbabago sa biological at molekular na mga landas na nauugnay sa iba't ibang mga pangkat ng edad ng mga may sapat na gulang. Ang pag-aaral ay isinagawa sa isang pangkat ng mga malulusog na boluntaryong nasa hustong gulang mula sa California, USA, na may edad na 25 hanggang 75 taon. Ang mga kalahok ay karapat-dapat para sa pag-aaral na walang klinikal na kasaysayan ng mga malalang sakit tulad ng anemia, cardiovascular disease, cancer, psychiatric disorder, o bariatric surgery.

Sa panahon ng pagkolekta ng baseline data, isang binagong pagsusuri sa pagsugpo sa insulin, pagsusuri sa glucose ng fasting plasma, at pagsusuri sa hemoglobin A1C (HbA1C) ay isinagawa upang matukoy ang resistensya ng insulin, diabetes, at average na antas ng glucose sa mga kalahok. Bilang karagdagan, ang body mass index (BMI) ng mga kalahok ay naitala sa pagpasok ng pag-aaral at pag-follow-up.

Kasama sa pag-aaral ang 108 kalahok (51.9% kababaihan) na may edad 25 hanggang 75 taon (median 55.7). Nagbigay ang mga kalahok ng mga sample para sa multi-omics data tuwing 3-6 na buwan (ang median na follow-up ay 1.7 taon, maximum na 6.8 taon). Ang mahigpit na longitudinal analysis na ito ay nagpapahintulot sa mga mananaliksik na makuha ang parehong linear at non-linear na mga pagbabago sa molekular na nauugnay sa pagtanda. Itinampok ng mga resulta ng multi-omics ang kahalagahan ng mga non-linear na diskarte sa pagkilala sa biological aging, na nagpapakita na sa mga molecule na napagmasdan, 6.6% lamang ang nagpakita ng mga linear na pagbabago na nauugnay sa edad, habang 81% ay nagpakita ng mga non-linear na pattern.

Ang mga molecular pattern na ito ay kapansin-pansing pare-pareho sa lahat ng pitong multi-omics na pag-aaral, na nagmumungkahi ng malalim na biological na implikasyon. Ang isang trajectory clustering approach na ginamit upang pangkatin ang mga molekula sa pamamagitan ng kanilang temporal na pagkakapareho ay nagsiwalat ng pagkakaroon ng tatlong natatanging mga kumpol (mga kumpol 5, 2, at 4).

Ang una ay may kasamang transcriptomics module na nauugnay sa mRNA at autophagy, na nagpakita ng matinding pagtaas sa edad na 60. Ang pathway na ito ay nagpapanatili ng cellular homeostasis at nagpapakita ng mas mataas na panganib ng mga sakit na nauugnay sa pagtanda. Kasama sa pangalawang kumpol ang phenylalanine metabolism pathway, na sumasaklaw sa serum/plasma glucose level at blood urea nitrogen level, na tumaas nang malaki sa edad na 60, na nagpapahiwatig ng pagbaba sa kidney function at pagtaas ng panganib ng cardiovascular disease. Kasama sa ikatlong kumpol ang mga pathway na nauugnay sa metabolismo ng caffeine at unsaturated fatty acid biosynthesis, na mahalaga para sa kalusugan ng cardiovascular.

Upang mas maunawaan ang mga taluktok ng microbiome at molecule dysregulation sa panahon ng pagtanda, gumamit ang mga mananaliksik ng binagong differential expression sliding window analysis (DE-SWAN) algorithm. Ang mga resulta ng pagsusuri ay nagtatampok ng pagkakaroon ng dalawang natatanging mga taluktok (tagaytay) na tumutugma sa mga edad sa paligid ng 40 at 60 taon, na pare-pareho sa lahat ng mga multi-omics na profile (lalo na ang proteomics). Ang mga module ng unang peak ay malapit na nauugnay sa alkohol at lipid metabolismo, habang ang mga module ng pangalawang peak ay nauugnay sa mga sakit sa immune system, kidney function, at carbohydrate metabolism.

Itinatampok ng kasalukuyang pag-aaral ang lubos na nonlinear na kalikasan ng biological at molekular na proseso na nauugnay sa pagtanda ng tao, tulad ng ipinakita sa pitong magkakaibang pag-aaral ng multi-omics. Ang pag-aaral ay kapansin-pansin na higit pang kinikilala ang mga tiyak na pattern sa proseso ng pagtanda na tumataas nang husto sa paligid ng 40 at 60 taong gulang, na tumutugma sa biologically makabuluhang dysregulation ng alkohol at lipid metabolismo (sa 40 taong gulang) at immune dysfunction, renal function, at carbohydrate metabolism (sa 60 taong gulang).

"Ang rich multi-omics data at approach na ito ay nagbibigay ng mas malalim na pag-unawa sa mga kumplikadong proseso ng pagtanda, na pinaniniwalaan naming nagdaragdag ng halaga sa kasalukuyang pananaliksik. Gayunpaman, kailangan ng karagdagang pag-aaral upang patunayan at palawakin ang mga natuklasang ito, marahil ay gumagamit ng mas malalaking cohort upang makuha ang buong kumplikado ng pagtanda."