Старение оказалось мозаикой: разные клетки организма изнашиваются с разной скоростью

Исследование Еврейского университета Иерусалима показало, что даже соседние клетки одной ткани могут иметь разный биологический возраст

Ученые Еврейского университета Иерусалима вместе с коллегами выяснили, что старение организма происходит неравномерно. Даже клетки одной и той же ткани, находящиеся рядом и имеющие одинаковый хронологический возраст, могут сильно отличаться по своему биологическому состоянию.

Это открытие меняет привычное представление о старении как о процессе, который постепенно и одинаково затрагивает весь организм. Новые данные показывают: ткани стареют как сложная биологическая мозаика. Большинство клеток может долго сохранять относительно «молодой» профиль, тогда как отдельные группы быстрее накапливают молекулярные изменения.

Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Почему возраст клеток не всегда совпадает с возрастом организма

Хронологический возраст показывает, сколько лет прошло с момента рождения. Но биологический возраст отражает другое - насколько клетки и ткани реально изменились на молекулярном уровне.

Две клетки могут существовать в одном организме одинаковое количество времени, но при этом одна будет сохранять нормальную активность генов, а другая уже накопит признаки старения. Именно такие различия и стали центральной темой нового исследования.

Раньше многие методы анализа давали усредненную картину: ученые изучали сразу миллионы клеток и получали общий показатель для ткани. Но такой подход скрывал важные детали. Если небольшая группа клеток стареет быстрее остальных, ее сигнал мог просто теряться в общей массе данных.

Новая работа позволила увидеть эти различия на уровне отдельных клеток.

Как ученые измеряли биологический возраст

Чтобы определить, насколько «старыми» являются клетки, исследователи изучали метилирование ДНК. Это химические метки, которые влияют на активность генов и считаются одним из наиболее точных показателей биологического возраста.

Метилирование ДНК можно представить как систему регуляторов: одни участки генома становятся более активными, другие — менее. С возрастом рисунок этих меток меняется, и по нему можно оценить, насколько далеко клетка продвинулась по пути биологического старения.

Ученые анализировали отдельные клетки в разных тканях мышей и человека. Такой подход позволил не усреднять результат, а увидеть, какие именно клеточные группы стареют быстрее.

Оказалось, что особенно склонны к ускоренному эпигенетическому старению быстро делящиеся клетки. Вероятно, чем чаще клетка проходит через циклы обновления, тем выше вероятность накопления молекулярных изменений.

Что происходит с «ускоренно состарившимися» клетками

Новая матрица показала хорошую биосовместимость. При подходящих концентрациях она поддерживала рост клеток, которые участвуют в построении костной ткани.

Это особенно важно для регенеративной медицины. Материал для восстановления кости должен быть не только прочным, но и безопасным для живых клеток. Он не должен мешать их росту, вызывать выраженное повреждение или блокировать естественные процессы восстановления.

По словам профессора Ривки Эльбаум, растения уже решили многие инженерные задачи, с которыми ученые сталкиваются при создании регенеративных материалов. Изучая природные структуры, исследователи смогли разработать устойчивый материал, который поддерживает образование костных минералов и совместим с живыми клетками.

Пока разработка находится на раннем этапе. До клинического применения потребуются испытания на животных и дополнительные проверки безопасности.