Представьте себе старый дом, в котором каждая комната стареет по-своему: где-то обои выцвели, где-то скрипят половицы, а где-то вообще всё как новое. Примерно так же стареет мозг: разные типы клеток накапливают изменения с разной скоростью, и до недавнего времени у нас не было инструмента, чтобы заглянуть в каждую «комнату» и измерить её возраст отдельно.
В новой работе учёные взяли самый большой на сегодня набор данных по открытости хроматина в клетках мозга человека: 1,5 миллиона клеток из префронтальной коры 357 доноров в возрасте от 15 до 100 лет. Хроматин — это упаковка ДНК с белками, и то, какие участки ДНК открыты, а какие закрыты, влияет на работу генов. Исследователи обучили модели предсказывать возраст отдельно для каждого типа клеток, таких как возбуждающие и тормозные нейроны, астроциты, микроглия, олигодендроциты и их предшественники.
Самое удивительное: часы, обученные на клетках человеческой префронтальной коры, смогли предсказать возраст в других областях мозга, а также у мышей и даже у рыбок данио. Для этого пришлось выровнять геномные координаты между видами, но после этого модели заработали без переобучения. Более того, часы уловили замедление старения у мышей с гиперэкспрессией гена SIRT6 и ускоренное старение при болезнях Альцгеймера и Паркинсона, особенно в микроглии — клетках иммунной системы мозга.
Итак, мы получили инструмент, который не просто предсказывает возраст, но и показывает, какие именно регуляторные элементы в ДНК вносят вклад в старение каждого типа клеток. Это как если бы в старом доме мы не только увидели, что в одной комнате скрипит пол, но и нашли, какая именно половица расшаталась. Такой подход открывает путь к тестированию антивозрастных вмешательств и к пониманию, почему одни клетки стареют быстрее других.
Часы, обученные на клетках префронтальной коры человека, смогли предсказать возраст в сетчатке рыбки данио — животного, чей последний общий предок с человеком жил более 400 миллионов лет назад.
Идея «часов старения», которые можно перевести назад, перекликается с романом Оскара Уайльда «Портрет Дориана Грея», где старение переносится на изображение, а также с фильмом «Парадокс Кловерфилда», где ускорение старения используется как драматический приём.
Работа опубликована не на arXiv. Здесь её страница, PDF и формализация: проверить можно самим, а не только прочитать наш разбор.