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。