用于癌症研究的血液DNA甲基化评分中的两个可分离衰老域：有丝分裂复制与早期生命系统性失调

《Genes》：Two Separable Aging Domains in Blood DNA Methylation Scores Developed for Cancer Research: Mitotic Replication and Early-Life Systemic Dysregulation

　　

背景/目标：基于DNA甲基化（DNAm）的衰老测量越来越多地被用于生物衰老、疾病易感性和癌症相关风险研究。然而，目前尚不清楚这些测量捕获的是单一的广义衰老过程，还是与癌症相关生物易感性有关的可分离生物学域。方法：研究人员利用家庭与社区健康研究（FACHS）的数据，检验了基于血液的DNAm评分是否捕获了与癌症易感性相关的两个不同生物学域：以CellDRIFT、EpiTOC2和MiAge为代表的有丝分裂/复制域，以及以DunedinPACE、GrimAgeV2和PhenoAge为代表的早期生命系统性失调域。结果：回归结果显示出了明确的域特异性。CRP、BMI、酒精甲基化和AHRR/cg05575921与早期生命系统性失调域呈正相关，但与有丝分裂/复制域的相关性较弱或为零。跨域检验证实，对于CRP、BMI和酒精甲基化，早期生命系统性失调域的关联显著更强，而AHRR/cg05575921的差异为边缘显著。相比之下，端粒相关甲基化和免疫细胞组成显示出不同的模式。DNAmTL与两个域均呈负相关，且在各域之间无显著差异。结论：这些发现表明，基于血液的DNAm衰老测量并不反映单一的衰老过程。相反，它们区分了至少两个与癌症相关的甲基化域：一个反映复制驱动的有丝分裂衰老和造血细胞更新生物学，另一个反映与炎症、代谢风险、吸烟甲基化和酒精相关甲基化相关的早期生命系统性失调易感性。这一双域框架可能有助于阐明血液DNAm谱如何捕获与癌症易感性相关的互补生物学过程，并为基于甲基化的癌症风险未来研究提供指导。

论文解读

表观遗传时钟是基于DNA甲基化（DNAm）模式估算生物年龄的工具，近年在生物衰老、疾病易感性和癌症相关风险研究中被广泛使用。然而，不同时钟的训练目标并不相同：第一代时钟主要估计时间年龄，而PhenoAge、GrimAgeV2和DunedinPACE等后续时钟捕获发病率、死亡率和生理衰退，CellDRIFT、EpiTOC2和MiAge等则捕获复制驱动的有丝分裂衰老。以往研究常将不同时钟视为可互换的“生物衰老”指标，这可能掩盖其背后的不同生物学过程。在癌症研究中，这种区分尤为重要，因为癌症易感性可能同时涉及早期生命系统性失调和细胞更新生物学。该研究发表于《Genes》，旨在检验血液DNAm评分是反映单一衰老信号还是多个可分离的生物学域。

研究人员利用家庭与社区健康研究（FACHS）的数据，该队列为针对佐治亚州和爱荷华州黑人家庭的纵向研究，最终分析样本包括420名年轻人（平均28.67岁，62.4%为女性）。全基因组DNAm使用Illumina Infinium HumanMethylationEPIC BeadChip评估。研究人员计算了六个DNAm评分：有丝分裂/复制域由CellDRIFT、EpiTOC2和MiAge组成，早期生命系统性失调域由PhenoAge、GrimAgeV2和DunedinPACE组成。还测量了血清CRP、BMI、AHRR/cg05575921（吸烟暴露甲基化标记）、酒精甲基化评分（Alcohol T Score）、DNAm估计的端粒长度（DNAmTL）以及五种免疫细胞比例（CD8⁺T细胞、CD4⁺T细胞、自然杀伤细胞、B细胞和单核细胞）。数据分析采用主成分分析（PCA）、验证性因子分析（CFA）、线性回归和跨域差异检验，并进行了多种敏感性分析。

### 3.1 样本构成、选择与评分分布
最终分析样本420人占原始FACHS队列的47.2%。与未纳入者相比，纳入者更可能为女性、来自佐治亚州；两组在基线贫困、父母教育等方面无显著差异。六个DNAm评分均呈连续单峰分布，无分离模态，因此全部以连续变量形式保留。

### 3.2 相关性、主成分与验证性因子分析
有丝分裂域内三个评分高度相关（r=0.711～0.863），早期生命系统性失调域内三个评分中度相关（r=0.449～0.643），而跨域相关性接近零或弱负相关。PCA显示前两个主成分共解释77.9%的方差，两类评分在载荷图上明显分离。CFA中，单因子模型拟合较差（CFI=0.752），而相关双因子模型拟合良好（CFI=0.994），两因子相关为-0.114。有丝分裂域复合评分的Cronbach's alpha为0.926，早期生命系统性失调域为0.770。

### 3.3 暴露和炎症预测因子
在调整年龄、年龄平方和性别后，CRP（b=0.164）、BMI（b=0.261）、酒精甲基化（b=0.514）与早期生命系统性失调域显著正相关，而与有丝分裂/复制域无显著关联；AHRR/cg05575921与早期生命系统性失调域正相关（b=0.114，p=0.015），跨域差异为边缘显著（p=0.056）。该模型解释了早期生命系统性失调域47.8%的方差，而对应有丝分裂域模型仅解释1.7%。

### 3.4 DNAm端粒长度与免疫细胞组成
DNAmTL与两个域均呈负相关（有丝分裂域b=-0.366，早期生命系统性失调域b=-0.421），两系数无显著差异。免疫细胞组成方面，CD8⁺T细胞、CD4⁺T细胞、自然杀伤细胞和B细胞的估计比例与有丝分裂/复制域正相关（b分别为0.528、0.203、0.084、0.176），而与早期生命系统性失调域负相关或弱相关；单核细胞在联合模型中无显著关联。

### 3.5 CFA因子分数与选择加权敏感性分析
使用CFA因子分数替换等权复合评分后，CRP、BMI、AHRR/cg05575921和酒精甲基化仍与早期生命系统性失调域正相关，与有丝分裂域无关联；免疫细胞模式也得到重现。采用逆概率选择权重调整基线差异后，主要结论不变。

### 3.6 组分水平及其他敏感性分析
逐个检验各组分发现，有丝分裂域的三个指标均与暴露/炎症指标无显著关联；早期生命系统性失调域中，BMI和酒精甲基化与三个组分均正相关，CRP与GrimAgeV2和DunedinPACE正相关，AHRR与PhenoAge负相关、与GrimAgeV2正相关。剔除任一早期生命系统失调组分后，CRP、BMI和酒精甲基化仍保持正相关，但AHRR结果不稳定。去除年龄线性和二次项后，两域分离依然存在。

讨论指出，血液DNAm评分存在有丝分裂/复制衰老与早期生命系统性失调两个可分离域。前者与造血细胞更新和免疫细胞组成密切相关，后者与炎症、代谢和暴露相关负担有关。DNAmTL与两域均负相关，可能代表一种共享的约束。该区分对社会决定因素研究和癌症风险机制研究具有意义。

研究结论部分可翻译为：这些发现表明，基于血液的DNAm衰老测量并不反映单一的衰老过程。相反，它们区分了至少两个与癌症相关的甲基化域：一个反映复制驱动的有丝分裂衰老和造血细胞更新生物学，另一个反映与炎症、代谢风险、吸烟甲基化和酒精相关甲基化相关的早期生命系统性失调易感性。由于未检验癌症结局，这些域的癌症相关性是机制性和推断性的，不应被解释为肿瘤源性生物标志物或经过验证的癌症预测评分。这一双域框架可能有助于阐明血液DNAm谱如何捕获与癌症易感性相关的互补生物学过程，并为基于甲基化的癌症风险未来研究提供指导。