Protein & Cell （IF=21） | 中科院张维绮/刘光慧/贾佩林等课题组建立中国队列的DNA甲基化表观衰老时钟

衰老是一个复杂且具有个体差异的生物过程，表现为随着时间推移组织和器官功能的逐渐衰退。DNA甲基化时钟是一种基于特定CpG位点的DNA甲基化水平来预测生物年龄，评估衰老的工具。这种方法被认为是评估个体生物年龄的准确指标，能够反映出个体的健康状况和衰老速度。

2024年3月14日，中国科学院北京基因组所张维绮/刘光慧/贾佩林等团队在Protein & Cell上发表了题为“DNA methylation clocks for estimating biological age in Chinese cohorts”的文章。本研究利用特定CpG位点的DNA甲基化分析，验证了表观遗传时钟在预测人类实际年龄上的准确性，通过分析两个独立中国队列的DNA甲基化数据，开发出适用于中国人群的DNA甲基化时钟，为理解衰老相关的DNA甲基化机制提供了新视角，给中国人群精确测量生物年龄和制定未来抗衰老及相关疾病治疗策略奠定了基础。

文章信息与样本技术方法

中文标题：用于估算中国人群生物年龄的DNA甲基化时钟

发表期刊：Protein & Cell（IF = 21.1 / SCI 一区）

技术方案：甲基化芯片（艾斯基因可提供技术）

样本类型：1330例20至87岁个体的全血样本

 

结果展示

（1）年龄相关DNA甲基化的变化

该研究通过分析来自中国不同地区成人的全血DNA甲基化数据，深入探讨了年龄相关DNA甲基化变化。研究显示，随着年龄增长，DNA甲基化水平整体下降，而甲基化熵上升，揭示衰老过程中的显著DNA甲基化改变。

图1 年龄相关DNA甲基化变化概览

（2） 甲基化组和转录组揭示了衰老可能改变DNA甲基化依赖的转录程序

本研究通过联合DNA甲基化数据与全面及单细胞转录组数据的分析，深入探究了衰老表观基因组的生物学意义。研究成功识别出与年龄相关的探针-基因对，包括由DNA甲基化调控的关键转录因子，以及这些转录因子在不同细胞类型中如何随年龄变化，尤其是在T细胞亚群中表现出的敏感性。

图2 衰老的表观基因组和转录组分析

（3） 中国人DNA甲基化衰老时钟

该研究为中国人群建立了一款精准的DNA甲基化衰老时钟——iCAS-DNAmAge。通过在中国两个不同地区的队列中验证，该模型展现了出色的预测准确性和广泛的适用性。iCAS-DNAmAge覆盖了65个CpG位点，这些位点涉及衰老过程中至关重要的蛋白质泛素化和磷酸化路径。与早期的DNA甲基化时钟相比，iCAS-DNAmAge在多个方面表现更佳，强调了考虑种族背景在衰老研究中的重要性。（艾斯基因王.牌技术｜靶向甲基化测序TBS Panel准确检测CpG位点）

图3 DNA甲基化衰老时钟

（4）DNA甲基化衰老时钟速率与健康指标的关联研究

研究团队发现年龄步伐与实际年龄之间未显示出直接相关性，这提示了生物衰老的多样性并非仅由年龄决定。通过区分衰老加速者与减速者，研究揭示了不同衰老速率背后的关键健康指标，特别是compositeAge-DNAmAge在表现出与衰老速率最为密切的多组学特征方面领.先。

图5衰老时钟速率与健康指标之间的关联概览

 

总结

在这项研究中，利用全血DNA甲基化（DNAm）数据，首次为中国人群建立了iCAS-DNAmAge的DNAm衰老时钟，并验证了其在两个独立的中国队列中的预测性优于其他族群的DNAm时钟模型。不仅可以准确预测年龄，还能够从多个健康角度估计生物年龄，显示了DNAm数据在揭示健康指标方面的高度准确性和敏感性。值得注意的是，建立的iCAS-DNAmAge以及其他多模式衰老时钟，在预测年龄和健康状况方面表现出色，与炎症水平升高和CMV抗体水平增高等衰老相关因素密切相关。此外，生活方式的变化和特定疾病历史，如高血压，也被证明能够加速衰老过程。