Российские ученые установили факт старения тканей матки при помощи эпигенетических часов

На фото: старший научный сотрудник, заведующая группой механизмов клеточного старения ИНЦ РАН Александра Бородкина

Для определения функционального состояния тканей женской репродуктивной системы ученые предложили использовать эпигенетические часы — специальную математическую модель, которая оценивает биологический возраст тканей и клеток по ряду эпигенетических (регуляторных) маркеров ДНК человека. Метод может послужить основой для разработки подходов по повышению эффективности искусственного оплодотворения и замедлению старения репродуктивных тканей. Работа выполнена специалистами подведомственного Минобрнауки России Института цитологии (ИНЦ) РАН.

Репродуктология — сфера медицины, изучающая патологии репродуктивной системы человека, в первую очередь бесплодие. Одной из главных проблем современной репродуктологии является возраст — зависимое снижение женской фертильности. Несмотря на растущее число исследований в этой области, к настоящему моменту у научного сообщества не сложилось единого мнения, чем конкретно оно может быть обусловлено.

Среди врачей-репродуктологов традиционно считалось, что снижение фертильности объясняется постепенным угасанием функций яичников, которое проявляется по уменьшению количества и качества яйцеклеток. По мнению ряда исследователей, функциональное состояние тканей матки, и, в частности, ткани эндометрия, выстилающей ее внутреннюю поверхность и образующей условия для прикрепления и развития эмбриона, также вносит вклад в снижение фертильности с возрастом. Тем не менее до настоящего момента у ученых не было метода, которым они бы могли доказать состоятельность своего предположения.

«Мы показали, что клетки эндометрия, как и любой другой ткани организма человека, подвержены возрастным изменениям. Для установления этого факта мы использовали так называемые эпигенетические часы», — рассказывает старший научный сотрудник, заведующая группой механизмов клеточного старения ИНЦ РАН Александра Бородкина.

Эпигенетические часы позволяют оценивать биологический возраст человека по анализу регуляторных модификаций цепей ДНК (в частности, по изменению статуса метилирования определенных участков ДНК). Такая оценка может производиться на различных клетках и тканях человека, и зачастую для этого используются клетки крови.

Таким образом, наряду со знанием традиционного хронологического возраста, определяемого по дате рождения, для каждого отдельного пациента становится возможным определять его индивидуальный биологический возраст. При этом ускорение старения (опережение хронологического возраста биологическим) может указывать на риски развития различных заболеваний.

В ходе своей работы ученые ИНЦ РАН изучили около сотни научных исследований за несколько последних десятилетий, которые посвящены биологии эндометрия, феномену старения, регуляции экспрессии генов и способам оценки эпигенетического возраста, и нашли способ объединить эти знания вместе. Оригинальность решения, представленного научной группой, состоит в том, что точность эпигенетических часов предлагается повышать не только за счет технических модификаций дизайна и анализа данных (путем увеличения объема тренировочных данных, совершенствования вычислительных алгоритмов), но и за счет учета природы исследуемой ткани.

Дополнительная сложность приложения эпигенетических часов к ткани эндометрия состоит в том, что в отличие от большинства тканей взрослого организма, эта ткань подвержена непрерывным гормон-зависимым изменениям, диктуемым движением по менструальному циклу и влияющим на эпигенетические модификации.

Таким образом, исследователи показали, что, внося в анализ дополнительную поправку на фазу менструального цикла, возможно с высокой точностью определять биологический возраст эндометриальной ткани, и доказали подверженность этой ткани возраст-зависимым изменениям. Помимо этого, они указали ряд распространенных женских репродуктивных заболеваний, развитие которых возможно предсказывать с использованием эпигенетических часов, а также осветили все известные на сегодняшний момент способы их замедления.

«Таким образом, в будущем эпигенетические часы могут использоваться для корректировки протоколов искусственного оплодотворения с поправкой не только на фактор старения яичников, но и на возрастные изменения эндометрия. Кроме того, уже сегодня существуют методы для того, чтобы замедлить или «обнулить» эпигенетическое старение в различных клетках. Возможно, они могут быть применимы и для тканей репродуктивной системы», — отмечает Александра Бородкина.

Исследование прошло при поддержке гранта Российского научного фонда (№ 19-74-10038), его результаты опубликованы в одном из международных научных изданий.