Ne poate ajuta inteligența artificială să inversăm îmbătrânirea? - cercetători de la Universitatea Northwestern

• Tweet

Un nou studiu realizat de cercetătorii de la Universitatea Northwestern a descoperit un mecanism necunoscut până acum care controlează îmbătrânirea. Acesta arată că majoritatea modificărilor la nivel molecular care apar în timpul îmbătrânirii sunt asociate cu lungimea genelor de îmbătrânire.

Utilizând inteligența artificială, echipa a analizat date dintr-o gamă largă de țesuturi de la oameni, șoareci, șobolani și pești killifish. Aceștia au descoperit că lungimea genelor joacă un rol semnificativ în modificările moleculare care au loc în timpul îmbătrânirii. Toate celulele trebuie să echilibreze activitatea genelor lungi și scurte. Cercetătorii au descoperit că genele mai lungi sunt legate de o durată de viață mai lungă, iar genele mai scurte sunt legate de o durată de viață mai scurtă.

De asemenea, au descoperit că genele de îmbătrânire își schimbă activitatea în funcție de lungime. Mai exact, îmbătrânirea este însoțită de o schimbare a activității în favoarea genelor scurte. Acest lucru face ca activitatea genelor din celule să devină dezechilibrată. În mod surprinzător, această constatare a fost aproape universală. Cercetătorii au descoperit acest model la mai multe animale, inclusiv la oameni, și la multe țesuturi (sânge, mușchi, oase și organe, inclusiv ficat, inimă, intestine, creier și plămâni) analizate în cadrul studiului. Noua descoperire ar putea duce, potențial, la intervenții menite să încetinească ritmul - sau chiar să inverseze - îmbătrânirea. Studiul a fost publicat recent în revista Nature Aging.

„Modificările în activitatea genelor sunt foarte, foarte mici, iar aceste modificări mici implică mii de gene", a declarat Thomas Stoeger de la Northwestern, care a condus studiul. „Am constatat că această schimbare a fost consecventă în diferite țesuturi și la diferite animale. Am găsit-o aproape peste tot. Mi se pare important faptul că un singur principiu, relativ concis, pare să explice aproape toate schimbările în activitatea genelor care se produc la animale pe măsură ce îmbătrânesc", informează gadgetreport.ro „Dezechilibrul genelor cauzează îmbătrânirea deoarece celulele și organismele lucrează pentru a rămâne echilibrate - ceea ce medicii denumește homeostazia", a declarat Luís A.N. Amaral de la Northwestern, unul dintre autorii principali ai studiului.

„Imaginați-vă un ospătar care transportă o tavă mare. Acea tavă trebuie să aibă totul echilibrat. Dacă tava nu este echilibrată, atunci ospătarul trebuie să depună un efort suplimentar pentru a lupta împotriva dezechilibrului. Dacă echilibrul în activitatea genelor scurte și lungi se schimbă într-un organism, se întâmplă același lucru. Este ca și cum îmbătrânirea ar fi acest dezechilibru subtil, departe de echilibru. Modificările mici ale genelor nu par a fi mare lucru, dar aceste schimbări subtile te apasă, necesitând mai mult efort."

„Se pare că se întâmplă deja ceva la începutul vieții, dar devine mai pronunțat odată cu vârsta", a spus Stoeger. „Se pare că, la o vârstă fragedă, celulele noastre sunt capabile să contracareze perturbațiile care ar duce la un dezechilibru în activitatea genelor. Apoi, brusc, celulele noastre nu mai sunt capabile să le contracareze". După ce au finalizat această cercetare, cercetătorii și-au îndreptat atenția către oameni. Ei au analizat modificările în genele umane de la 30 la 49 de ani, de la 50 la 69 de ani și apoi de la 70 de ani și mai mult.

Modificări măsurabile în activitatea genelor în funcție de lungimea genelor au apărut deja în momentul în care oamenii au ajuns la vârsta mijlocie. „Rezultatul pentru oameni este foarte puternic, deoarece avem mai multe eșantioane pentru oameni decât pentru alte animale", a declarat Amaral. La toate animalele, cercetătorii au observat modificări subtile la mii de gene diferite în toate probele. Acest lucru înseamnă că nu doar un mic subset de gene care contribuie la îmbătrânire. Îmbătrânirea, în schimb, este caracterizată de schimbări la nivel de sistem.

Acest punct de vedere diferă de abordările biologice predominante care studiază efectele unor singure gene. De la debutul geneticii moderne la începutul secolului XX, mulți cercetători se așteptau să poată atribui multe fenomene biologice complexe unor singure gene. Și, deși unele boli, cum ar fi hemofilia, rezultă într-adevăr din mutații ale unei singure gene, abordarea îngustă de a studia genele unice nu a condus încă la explicații pentru multitudinea de modificări care apar în bolile neurodegenerative și în îmbătrânire.

„Ne-am concentrat în primul rând pe un număr mic de gene, crezând că câteva gene vor explica boala", a spus Amaral. „Așadar, poate că nu ne-am concentrat pe ceea ce trebuia înainte. Acum, că avem această nouă înțelegere, este ca și cum am avea un nou instrument. Este ca Galileo cu un telescop, care privește spațiul. Privind activitatea genelor prin această nouă lentilă ne va permite să vedem fenomenele biologice în mod diferit."

Această descoperire poate ajuta, de asemenea, să explice de ce organismelor le ia mai mult timp să se vindece de boli pe măsură ce îmbătrânesc. Chiar și în cazul unei răni simple, cum ar fi o tăietură de hârtie, pielea unei persoane în vârstă are nevoie de mai mult timp pentru a se reface. Din cauza dezechilibrului, celulele au mai puține rezerve pentru a contracara rana. „În loc să se ocupe doar de tăietură, organismul trebuie să se ocupe și de acest dezechilibru de activitate", a afirmat Amaral . „Ar putea explica de ce, în timp, odată cu îmbătrânirea, nu mai facem față provocărilor de mediu la fel de bine ca atunci când eram mai tineri".

Și pentru că mii de gene se schimbă la nivel de sistem, nu contează unde începe boala. Acest lucru ar putea explica, potențial, boli precum COVID-19 lung. Deși un pacient ar putea să se recupereze de la virusul inițial, organismul suferă daune în altă parte. „Cunoaștem cazuri în care infecțiile - predominant infecții virale - duc la alte probleme mai târziu în viață", a spus Amaral. „Unele infecții virale pot duce la cancer. Daunele se îndepărtează de la locul infectat și afectează alte zone ale corpului nostru, care apoi este mai puțin capabil să lupte împotriva provocărilor mediului."

Cercetătorii consideră că descoperirile lor ar putea deschide noi căi pentru dezvoltarea de terapii, menite să inverseze sau să încetinească îmbătrânirea. Cercetătorii susțin că terapiile actuale pentru tratarea bolilor nu vizează decât simptomele îmbătrânirii, și nu îmbătrânirea în sine. Amaral și Stoeger compară acest lucru cu utilizarea Tylenol pentru a reduce febra în loc să trateze boala care a cauzat febra.

„Febra poate apărea din foarte multe motive", a spus Amaral. „Ar putea fi cauzată de o infecție, care necesită antibiotice pentru a fi vindecată, sau cauzată de apendicită, care necesită o intervenție chirurgicală. Aici, este vorba de același lucru. Problema este dezechilibrul activității genice. Dacă puteți ajuta la corectarea dezechilibrului, atunci puteți aborda consecințele din aval".