Crean el primer "reloj" que nos dice la edad real, por qué envejecemos y cómo aumentar la longevidad

¿Qué nos hace envejecer? Unos nuevos "relojes" desarrollados por investigadores podrían ayudar a encontrar la respuesta. Investigadores del Hospital Brigham and Women's (HWH), el segundo hospital universitario más grande de la Escuela de Medicina de Harvard, presentan una nueva forma de reloj epigenético: un modelo de aprendizaje automático diseñado para predecir la edad biológica a partir de la estructura del ADN de una persona.

Este novedoso modelo de inteligencia artificial distingue entre las diferencias genéticas que ralentizan y aceleran el envejecimiento, predice la edad biológica y evalúa la eficacia de las intervenciones antienvejecimiento con mayor precisión. Los resultados se publican en el mayor escaparate de investigación para la longevidad, la revista Nature Aging.

"Los relojes anteriores tenían en cuenta la relación entre los patrones de metilación del ADN [importantes para regular de manera adecuada la expresión de los genes, su alteración se relación con el desarrollo de enfermedades] y las características que sabemos que están correlacionadas con el envejecimiento, pero no nos dicen qué factores hacen que el cuerpo envejezca más rápido o más despacio. Nosotros hemos creado el primer reloj que distingue entre causa y efecto", afirma el Dr. Vadim Gladyshev, autor del estudio e investigador principal de la División de Genética del BWH.

"Nuestro reloj está formado por tres modelos de aprendizaje automático que distinguen entre los cambios que aceleran y contrarrestan el envejecimiento para predecir la edad biológica y evaluar la eficacia de las intervenciones contra el envejecimiento más novedosas para aumentar la longevidad", subraya.

Los investigadores del envejecimiento reconocen desde hace tiempo la relación entre la metilación del ADN y su influencia en el proceso de envejecimiento. En concreto, determinadas regiones de nuestro ADN conocidas como sitios CpG, están más estrechamente relacionadas con el envejecimiento. Aunque las elecciones de estilo de vida, como el tabaco y la dieta, influyen en la metilación del ADN, también lo hace nuestra herencia genética, lo que explica por qué individuos con estilos de vida similares pueden envejecer a ritmos diferentes.

Los relojes epigenéticos existentes predicen la edad biológica (la edad real de nuestras células en lugar de la cronológica) utilizando patrones de metilación del ADN. Sin embargo, hasta ahora, ningún reloj existente había distinguido entre las diferencias de metilación que causan el envejecimiento biológico y las que simplemente se correlacionan con el proceso de envejecimiento.

Utilizando un gran conjunto de datos genéticos, el primer autor, Kejun Albert Ying, estudiante de posgrado en el laboratorio de Gladyshev, realizó una aleatorización mendeliana de todo el epigenoma, una técnica utilizada para aleatorizar datos y establecer la causalidad entre la estructura del ADN y los rasgos observables, en 20.509 sitios CpG causales de ocho características relacionadas con el envejecimiento.

Ocho rasgos relacionados con el envejecimiento

Los ocho rasgos relacionados con el envejecimiento incluían la esperanza de vida, la longevidad extrema (definida como la supervivencia por encima de los 90 años), la duración de la salud (edad de la primera incidencia de una enfermedad importante relacionada con la edad), el índice de fragilidad (una medida de la fragilidad de una persona basada en la acumulación de déficits de salud durante su vida), la salud autoevaluada y tres medidas generales relacionadas con el envejecimiento que incorporaban los antecedentes familiares, el estatus socioeconómico y otros factores de salud.

Teniendo en cuenta estos rasgos y sus sitios de ADN asociados, Ying creó tres modelos:

• Uno llamado CausAge, un reloj general que predice la edad biológica basándose en factores causales del ADN.
• Y otros dos llamados DamAge y AdaptAge, que calculan que cambios perjudiciales para la edad biológica o protectores, respectivamente.

A continuación, los investigadores analizaron muestras de sangre de 7.036 individuos de entre 18 y 93 años de la "Cohorte Generación Escocia" -un repositorio de datos de personas británicas voluntarias y de sus familias- y, finalmente, entrenaron su modelo con datos de 2.664 individuos de la cohorte.

Con estos datos, los investigadores desarrollaron un mapa que señala los sitios CpG humanos causantes del envejecimiento biológico. Este mapa permitió a los investigadores identificar biomarcadores causantes del envejecimiento y evaluar cómo distintas intervenciones promueven la longevidad o aceleran el envejecimiento.

Qué cambios favorecen la longevidad

Los científicos comprobaron la validez de sus relojes con datos recogidos de 4.651 individuos en el Framingham Heart Study y el Normative Aging Study. Comprobaron que DamAge se correlacionaba con resultados adversos, incluida la mortalidad, y AdaptAge con la longevidad, lo que sugiere que los daños relacionados con la edad contribuyen al riesgo de muerte, mientras que los cambios protectores en la metilación del ADN pueden contribuir a alargar la vida.

A continuación, probaron la capacidad de los relojes para evaluar la edad biológica reprogramando células madre (transformando células especializadas, como las de la piel, en un estado más joven y menos definido en el que pueden convertirse en diversos tipos de células del organismo). Al aplicar los relojes a las células recién transformadas, DamAge disminuyó, lo que indica una reducción de los daños relacionados con la edad durante la reprogramación, mientras que AdaptAge mostró un patrón particular.

Por último, el equipo comprobó el funcionamiento de sus relojes en muestras biológicas de pacientes con diversas enfermedades crónicas, como cáncer e hipertensión, así como en muestras dañadas por elecciones de estilo de vida como fumar cigarrillos. DamAge aumentó sistemáticamente en las afecciones asociadas a daños relacionados con la edad, mientras que AdaptAge disminuyó, captando de forma eficaz las adaptaciones protectoras.

"El envejecimiento es un proceso complejo y aún no sabemos qué intervenciones contra él funcionan realmente", afirma Gladyshev. "Nuestros hallazgos suponen un paso adelante en la investigación del envejecimiento, ya que nos permiten cuantificar con mayor precisión la edad biológica y evaluar la capacidad de las intervenciones novedosas contra el envejecimiento para aumentar la longevidad, como la reprogramación con células madre".