Only Perception: 生物時鐘能測量絕大多數人類組織的年齡

2013-10-21

生物時鐘能測量絕大多數人類組織的年齡

Biological clock able to measure age of most human tissues
http://medicalxpress.com/news/2013-10-biological-clock-age-human-tissues.html

2013.10.21

每個人都會變老，不過科學家並沒有真的明白為何如此。現在一項 UCLA 研究揭露一個內嵌在我們基因組當中的生物時鐘（biological clock），那也許能闡明為何我們的身體會老化以及如何減緩此過程。發表在 10/21 的 Genome Biology 上，這些發現對於癌症與幹細胞研究能提供可貴的洞見。

在更早的時候，生物鐘已與唾液、荷爾蒙以及端粒（telomeres）有所關聯，不過這項新研究卻率先確認一種內在的時鐘（internal timepiece），能準確地量測各種人類器官、組織與細胞類型的年紀，不過在解剖學上的某些部份，如女性的乳房組織，老化速度比身體其餘部份更快。

"為了對抗老化，我們首先需要一種測量它的客觀方法。明確指出一組能在身體各部進行計時的生物標記，已成了一項為期四年的挑戰，" Steve Horvath 解釋，一位 UCLA David Geffen 醫學院的人類遺傳學教授，以及 UCLA Fielding 公衛學院的生物統計學家。"我發明這種時鐘的目標是要協助科學家改善他們對於「是什麼加速與減速了人類老化過程」的理解。"

為了創造這種時鐘，Horvath 聚焦在甲基化（methylation）上，一種自然發生的過程，那在化學上改變了 DNA。Horvath 篩選了 121 組資料，那由先前在健康與癌化之人類組織中研究甲基化的研究者所收集。

在全身各處取得的 51 種組織與細胞、近 8,000 份樣本中收集資訊，Horvath 描繪出年齡如何從誕生前一直到 101 歲，影響 DNA 甲基化的程度。為了創造出這種「時鐘」，他專注在 353 種標記上，那隨著老化而改變，而且遍及全身。

Horvath 藉由比對某組織的生物學年齡（biological age）及其實際年齡（chronological age），以檢測這種時鐘的效用。當這種時鐘不斷地證明很準確時，他有些激動 -- 而且有點震撼。

"你能開發出一種時鐘，能可靠地計算整個人體解剖學的時間，真的很驚人，" 他承認。"我的方法真的比較了蘋果與柳橙，或在此例中，非常不一樣的身體部位：腦、心、肺、肝、腎以及軟骨。"

雖然絕大部分樣本的生物學年齡於其實際年齡相符，不過其他的差異則很顯著。例如， Horvath 發現女性胸部組織的老化速度比她身體其餘部位都要來得快。

"健康的乳房組織約比某女性身體其餘部位要老二到三年，" Horvath 說。"如果女性罹患乳癌，腫瘤四周的健康組織平均比她身體其餘部位要老 12 歲。"

這些結果也許能解釋，為何乳癌是女性最常見的癌症。考慮到腫瘤組織平均要比健康組織老 36 年，那就能夠解釋，不管性別如何，為何年紀對許多癌症患者來說，是一種主要風險因子。

Horvath 接下來觀察多能性幹細胞，那是將成人細胞再程式化為胚胎幹細胞般的狀態，能形成體內任一類型的細胞，且能一直無限制地分裂。

"我的研究證明，所有的幹細胞都是「新生」，" 他說。"最重要的是，將一個人的細胞轉變成多能性幹細胞的過程，會將該細胞的時鐘歸零。"

原則上，這項發現證明科學家能倒轉（rewind）身體的生物時鐘，並將之歸零。

"大哉問是，生物時鐘是否控制某種導致老化的過程，" Horvath 說。"假若如此，那麼這種時鐘將成為一種重要的生物標記，用來研究新的治療性方法，使我們保持年輕。"

最後，Horvath 發現，這個時鐘的速率會隨著一個人的年紀加速或減速。

"這個時鐘的滴答速率並不固定，" 他解釋。"當我們剛生出來時，它滴答速度快很多，當我們逐漸從小孩長成青少年時，速度會慢慢下降，直到 20 歲時才成為一固定速率。"

在一項意料之外的發現中，早衰症（progeria，一種遺傳失調，那導致提早老化）兒童的細胞顯得很正常，而且反映出他們真正的「實際年齡」。

UCLA 已為 Horvath 的時鐘申請了臨時專利。他接下來的研究將試驗，停止身體的老化時鐘，是否會暫停（halts）老化過程 -- 或增加癌症風險。他也將探索是否有一種類似的時鐘存在於老鼠體內。

※ 相關報導：

＊ DNA methylation age of human tissues and cell types (本論文開放存取)
http://genomebiology.com/2013/14/10/R115