隨着時間的隨機變化能否有效預測衰老？

我們都以不同的方式見證衰老——隨着時間的流逝，肌肉和記憶逐漸衰退。

但並非每個人的衰老方式都相同，有些衰老是因爲身體修復能力降低，而有些則是由於不可預測的隨機損傷不斷積累。

隨機損傷可能由氧化應激、環境暴露和其他與年齡相關的生物過程等因素導致，這些因素就像“磨損的線”，逐漸破壞細胞結構，增加了患心血管疾病、糖尿病和神經障礙等與年齡相關疾病的風險。

近年來，研究人員提出了衰老時鐘，爲生物體的生物年齡提供了相關信息。2011 年開發的首批衰老時鐘之一基於胞嘧啶磷酸鳥嘌呤（CpG）島，這些島反映了健康的不同方面[1]。衰老時鐘的不斷髮展引發了一個疑問：衰老僅僅是隨機事件導致的結果嗎？

長壽.技術：表觀遺傳漂移這一概念可能聽起來像是 70 年代的一張前衛搖滾專輯，但它指的是隨着時間推移發生的 DNA 甲基化模式的逐漸且通常與年齡相關的變化。這種漂移通常是由表觀遺傳標記隨時間推移保存不完美所致，可能致使基因組區域之間最初在早期發育時建立的獨特甲基化模式喪失。這種變化會影響基因表達，並被認爲會導致衰老和與年齡相關的疾病。

因此，表觀遺傳時鐘試圖繪製這些變化，預測生物系統接近衰老里程碑的可能程度。在不同物種中，表觀遺傳漂移是一致的，約 30%的小鼠基因組呈現出與年齡相關的表觀遺傳變化——這是構建生物鐘的一個有希望的基礎。

發表在《自然·衰老》上的一項新研究旨在確定僅隨機變化是否能產生衰老時鐘。有趣的是，研究人員發現，即使這種隨機損傷中的微小變化也能夠準確預測與年齡相關的變化。隨機變化足以相當準確地估算不同物種的年齡，例如線蟲秀麗隱杆線蟲（與 993 個獨立的秀麗隱杆線蟲RNA-seq 樣本的生物學年齡相關）[2]。

雖然觀察到隨機變化的增加會加速衰老過程，但這項研究還表明，衰老時鐘可以估計旨在減緩生物衰老的治療干預的效果。結果表明，隨機變化的輕微減少——類似於阻止那些細胞線路的損耗——可以降低預測的衰老率[2]。基於隨機轉錄組數據的秀麗隱杆線蟲時鐘預測，還能夠預測年齡以及因藥物干預而導致的生物年齡的減緩——這對於跟蹤治療效果是個好消息。

通過操縱 DNA 甲基化數據，科學家發現隨機模型準確地反映了生物年齡，甚至跨越不同的組織和實驗平臺。據報道，即使是高維護率也能給出準確的年齡預測，並且從年輕的生物樣本開始模擬表觀遺傳隨機數據也可以產生與獨立生物樣本的實際年齡相關的預測。最後，還發現基於隨機數據的時鐘能夠識別與組織和平臺無關的年齡特徵，從而準確預測生物年齡[2]。

該研究表明，隨機變異的積累能夠成爲衡量生物年齡和實際年齡的有力手段。這些基於隨機損傷的衰老時鐘，或許對衰老療法有着重要意義，並且能夠提供有關衰老如何由熵和隨機性而非預定的衰老程序所驅動的見解。通過在分子層面減少隨機損耗，未來的治療不僅可以減緩衰老，還有可能提高生活質量。這些發現展示了生物衰老時鐘的力量，並強化了這樣一種觀念，即雖然衰老可能不可避免，但其速度——甚至可能其影響——是可以調節的。