Ученые разработали новый способ переводить возраст собак в человеческий: для этого от возраста собаки придется взять натуральный логарифм, умножить на 16 и добавить 31. Такая сложная зависимость получилась в результате сравнения часов метилирования у собак и людей. Также из нее следует, что собаки быстрее стареют в первые годы своей жизни и медленнее — после четырех лет. Исследование предварительно опубликовано на агрегаторе биологических препринтов bioRxiv.
Биологический возраст организма — это не физический показатель, а статистический, то есть относительное здоровье или близость к смерти каждой отдельно взятой особи по сравнению со всей популяцией. Один из самых точных способов его подсчитать — «часы метилирования»: набор участков ДНК, на которых с течением времени появляются или исчезают метильные метки (эпигенетические маркеры).
Первые такие часы придумал американец Стив Хорват в 2013 году — список из 353 областей ДНК. С тех пор появилось несколько вариантов эпигенетических часов, каждый из которых позволяет предсказать развитие лишь определенного списка возрастных болезней. Но еще сложнее оказалось выровнять часы метилирования для человека и животных, которых нередко используют как модели для изучения заболеваний или тестирования лекарств.
Тина Ванг (Tina Wang) из Калифорнийского университета и ее коллеги разработали способ перевести биологический возраст собак в человеческий. Для этого они собрали образцы ДНК у 104 лабрадоров-ретриверов от 0 до 16 лет. Для сравнения исследователи использовали образцы ДНК 320 людей от 0 до 103 лет, которые они собрали в ходе разработки человеческих часов метилирования.
Ученые сопоставили участки ДНК, на которых метилирование изменяется с возрастом, у собак и людей, и обнаружили — как и следовало, впрочем, ожидать — что пожилые собаки по степени метилирования напоминают пожилых людей, а молодые — молодых. Судя по всему, у обоих видов есть некоторый консервативный набор областей ДНК, которые метилируются и деметилируются с течением времени.
Затем исследователи построили график соответствия возраста собак возрасту людей. И выяснили, что эта зависимость непрерывная, но нелинейная. В начале жизни собаки очень быстро «стареют» по человеческим меркам, а вот дальше биологический возраст прибывает медленнее. Формула для перевода получилась такой: человеческий возраст = 16 ln(возраст собаки) + 31, где ln — натуральный логарифм.
С помощью этого графика ученые убедились в том, что ключевые точки в жизни обоих организмов совпадают. Например, зубы начинают прорезываться в семь недель (0,13 года) у собак и в 9 месяцев (0,75 года) у людей. А средняя продолжительность жизни составляет примерно 12 лет у лабрадоров и около 70 лет — у людей.
Ученые собрали собачьи «часы метилирования» из 439 участков ДНК. И чтобы убедиться в том, что эти области действительно имеют значение для жизни разных млекопитающих, они проверили эти часы на мышах. Исследователи воспользовались данными из предыдущих работ, в которых эпигенетический статус мышей (то есть наличие и отсутствие метильных меток на ДНК) замеряли в разном возрасте и в зависимости от разных воздействий — например, ограничения калорий, которое продлевает мышам жизнь. И даже по собачьим меркам получилось, что мыши на ограничительной диете старели медленнее.
У этой работы есть немаловажное практическое применение. Поскольку мыши совсем непохожи на людей ни по физиологии, ни по продолжительности жизни, лекарства для борьбы со старением постепенно начинают испытывать на собаках. Так, например, в рамках проекта Dog Aging Project ученые проверяют на них рапамицин — одно из возможных средств продления жизни. Пока что его действие отслеживали только по развитию характерных возрастных болезней, например, гипертрофии сердца. А часы метилирования могут позволить отследить движение подопытных животных по кривой старения и спроецировать эти результаты на людей.