Nytt verktyg mäter cellers biologiska ålder

– Att på ett tillförlitligt sätt bestämma cellers biologiska ålder har länge varit en stor utmaning. Nu kan vi göra det utifrån genuttrycksdata – en typ av data som redan genereras rutinmässigt i väldigt många forskningsstudier. Jag tror att vi därmed går in i en ny era där biologisk ålder kan användas som ett experimentellt mått inom många olika typer av studier, säger Christian Riedel, professor vid Stockholms universitet och senior forskare vid institutionen för medicin, Huddinge, Karolinska Institutet.

Beräknar en cells biologiska ålder

Åldrande är en viktig riskfaktor för många sjukdomar, men det saknas fortfarande metoder som på ett tillförlitligt sätt kan mäta hur snabbt celler åldras. I den nya studien presenterar forskarna Pasta, ett fritt tillgängligt verktyg som beräknar en cells biologiska ålder utifrån vilka gener som är aktiva eller inaktiva. För att utveckla verktyget analyserade forskarna genaktivitetsdata från mer än 17 000 vävnadsprover från friska människor. Därefter testades modellen på flera oberoende datamängder.

– Pasta öppnar helt nya möjligheter att förstå mekanismerna bakom åldrandet och att systematiskt söka efter gener och substanser som kan påverka det, säger Christian Riedel.

Ger ledtrådar till vad som driver åldrandet

– Tidigare verktyg för att mäta biologisk ålder fungerar ofta bara för en vävnad eller en typ av data, vilket begränsar deras användbarhet. Vi byggde Pasta för att fungera brett, över många vävnader, celltyper och laboratorietekniker, så att alla forskargrupper kan tillämpa det på data de redan har. Med det här verktyget kan vi följa hur celler förändras över tid och få ledtrådar om vilka mekanismer som driver åldrandet, säger Jérôme Salignon, försteförfattare till studien och forskare vid institutionen för medicin, Huddinge, Karolinska Institutet.

Forskarna såg att celler med hög biologisk ålder ofta hade ökad aktivitet i gener som är kopplade till DNA-skador och stress i cellen. Verktyget kunde också skilja mellan äldre, så kallade senescenta celler*, och mer ungdomliga stamcellsliknande celler.

*Senescenta celler är åldrade eller skadade celler som har slutat dela sig, men som inte dör. De kallas ibland för "zombieceller".

Söker ämnen som påverkar åldrandet

I nästa steg användes Pasta för att analysera mer än tre miljoner genprofiler från offentliga databaser där celler exponerats för tusentals läkemedel och genetiska förändringar. Analysen identifierade substanser och biologiska signalvägar som verkade öka eller minska cellernas biologiska ålder. Några av resultaten bekräftades sedan i laboratorieförsök på mänskliga celler.

– Verktyget kan hjälpa oss att hitta kandidater för framtida behandlingar av åldersrelaterade sjukdomar och cancer. I laboratorieexperiment validerade vi två nya kandidater: pralatrexate*, som accelererade cellulärt åldrande, och piperlongumine*, som gjorde cellerna mer ungdomliga. Men våra resultat bygger på cellförsök, så mer forskning behövs innan de kan omsättas i behandlingar för patienter, säger Jérôme Salignon.

*pralatrexate en typ av cellgiftsmedicin (kemoterapi) som används för att behandla en viss form av blodcancer.
*piperlongumine är ett ämne som ännu inte är etablerat för behandling på människor, men som testas för sin förmåga att påverka cellers åldrande.

Forskningen ingår i ett samarbete mellan Christian Riedels forskargrupp vid Stockholms universitet och Federico Pietrocolas forskargrupp vid Karolinska Institutet.

Hitta studien här:

(Texten bygger på en artikel publicerad av Karolinska institutet.)