在过去,人们认为一个人的DNA在一生中都不会改变。今天,我们知道基因组会在衰老过程中发生变化,环境因素和生活方式也会在这一过程中发挥作用。这些变化特别包括所谓的甲基化:在甲基化过程中,小的甲基群逐渐积累在DNA(基因组)的特定位置。这可以关闭基因,增加特定点基因突变的可能性,从而导致疾病。
基因分析测试
“另一方面,甲基化是一个自然过程,随着时间的推移,在每个人体内都会发生,”德国汉堡的弗劳恩霍夫分子生物学和应用生态学研究所的卡斯滕·克劳森教授说。例如,甲基化也控制着体内的某些生物过程。但当甲基化变得异常时,可能会产生问题。我们的生活方式、饮食、吸烟、酒精和其他环境因素可以影响我们基因组的甲基化水平,而甲基化水平在生命过程中不断变化。“甲基化的变化在某种程度上表明身体是如何老化的,”Carsten Claussen说。因此,我们可以根据DNA甲基化的程度来确定一个人的生物年龄。Carsten Claussen和他的团队与弗劳恩霍夫应用信息技术研究所(Fraunhofer Institute for Applied Information Technology FIT)的科学家们合作,开发了一种测量生物年龄的方法,并已将该方法作为示范实施。cerascreen®GmbH与Fraunhofer IME公司合作,基于该演示设备的基因年龄测试已经商业化。
用户使用基因年龄检测试剂盒附带的无菌棉签提取口腔拭子样本,并以邮资预付的方式寄往实验室。然后实验室使用下一代测序进行甲基化分析,以确定DNA的甲基化状态。然后,由夫琅和费IME开发的人工智能软件被用来分析这些数据,并从甲基化数据中得出生物年龄。对大约150名受试者进行的初步测试表明,该算法非常有效。对健康个体的生理年龄的估计与受试者的实际年龄非常接近。
延缓衰老过程
cerascreen GmbH主要对健康意识强的个人提供服务,他们想知道自己的身体如何健康或在生理上年轻,而夫琅和费的科学家们则专注于未来可能的医疗应用。研究人员现在正在寻找能够特别改变某些基因甲基化的化合物,希望能够延缓衰老过程,并可能预防疾病的发展。因此,夫琅和费的科学家为他们的合作项目选择了“DrugTarget”这个名字是非常合适的。Carsten Claussen说:“今天,我们有一个庞大的数据库,里面有数千种化合物,我们想在实验室里测试它们是否能有效地改变个体的甲基化。”活性化合物的开发将在项目的下一阶段进行。
该项目的第一阶段是由Carsten Claussen和他的团队开发一种能够识别甲基化模式的算法,这种模式可以用来可靠地预测年龄。克劳森说:“这个算法利用以前未知的基因组区域来预测年龄,这是一个非常令人兴奋的发现。”他特别提到了未来可能被用于治疗的特定基因。
Fraunhofer FIT反过来开发了一个应用程序,将数据处理、分析和评估统一在一个用户界面中。Fraunhofer FIT的Carina Goretzky说:“现在我们可以将甲基化信息与从国际公共数据库中识别的基因和化合物联系起来,以便对治疗干预的目标进行排序。”由于研究人员、实验室技术人员和生物信息学专家必须在不同的环境中工作,该演示程序通过直观的可视化工具将所有功能统一在一个应用程序中。这将大大简化和加快“DrugTarget”项目的进展。
虽然该合作公司计划将基因年龄测试作为一种生活方式产品推向市场,但该示范产品的医学应用将受到进一步研究的验证。