甲基化时钟如何成为判断衰老的标准？

多年来，研究人员提出了多种衰老指标：

有些指标只使用单一标记，例如端粒的长度，即染色体末端的保护帽。
但是，这些单一测量无法捕捉衰老的复杂性。
更有希望的是汇总数据的时钟，例如血液中不同蛋白质的丰度或 DNA 的化学变化模式（称为甲基化）。

什么是甲基化？
人类基因组中大约有 3000 万个位置（称为 CpG 位点）可以被甲基化。这些修饰通常会打开或关闭基因，并且它们在基因组中的分布会随着人们年龄的增长而发生变化。

大多数甲基化时钟都依赖于被称为机器学习的人工智能 (AI)，它可以从庞大的数据集中找出模式。

为了预测实际年龄，研究人员首先通过输入年龄已知的人的甲基化数据来训练算法。
一旦时钟了解了哪些甲基化位点与年龄相关，它就可以将个体的甲基化模式转化为其生物年龄的估计值——这表明他们比同龄人衰老得更快还是更慢。
通过用健康和死亡率数据训练人工智能，研究人员还可以预测死亡或疾病发作的时间。

但一些研究人员抱怨称，甲基化时钟与衰老之间的联系尚不明确。科学家不知道甲基化模式的变化是导致衰老或衰老相关疾病的原因，还是仅仅与它们相关。

这就是基于血液中不同蛋白质水平进行预测的时钟流行起来的原因之一。

最近的研究展示了蛋白质组时钟的一些功能。牛津大学遗传流行病学家 Cornelia van Duijn 及其同事利用英国生物库中大约 45,000 人的数据（该库收集分子和健康信息），基于 204 种血液蛋白质的测量值创建了一个时钟。

该团队在 8 月的《自然医学》杂志上透露，一个人的蛋白质组年龄估计值与其实际年龄之间的差异预示着与衰老相关的疾病和死亡的开始。van Duijn 说，预测年龄远大于实际年龄的人“正面临多种疾病”。

例如，与生物年龄和实际年龄一致的人相比，差距在前 5% 的人患阿尔茨海默病的可能性几乎高出三倍，患肾病或死亡的可能性高出两倍。

蛋白质组学测量还可以检测出随着年龄增长，人体中哪些器官的衰败速度最快：
2023 年 12 月，斯坦福大学神经科学家 Tony Wyss-Coray 及其同事在《自然》杂志上报告称：
他们可以根据从各个器官中提取的血液蛋白质为各个器官制作衰老时钟。如果某种蛋白质在某个器官中的含量至少是其他器官中的四倍，研究人员就会将该蛋白质归因于该器官。

研究团队于 6 月发布的 bioRxiv 预印本对蛋白质组时钟分析更进了一步：

显示人们的器官越“老”，死亡的几率就越大。
相反，大脑和免疫系统比同龄人“年轻”的人死亡风险较低。

研究人员已经在探索这些时钟的临床用途：
肾脏移植项目目前使用一个人的日历年龄来帮助确定他们是否符合条件。梅奥诊所的计算生物学家 Tamir Chandra 和同事正在测试他们开发的 DNA 甲基化时钟是否能更好地预测移植成功率。

对于那些时钟显示“年龄”大于实际年龄的人，没有治疗方法。医生最多可以建议改变生活方式，比如改善饮食和增加运动。

衰老时钟将继续改进，并最终成为医疗检查的标准。