Publicerad: 2022-08-17 09:21 | Uppdaterad: 2022-08-17 09:22

Förbättrad precision på biologisk åldersmätning

Figur över hur tillförlitligheten för en epigenetisk klocka förbättras genom principalkomponentanalys.
Schematisk bild av hur tillförlitligheten för den epigenetiska klockan (Y-axeln: förändring i metylering) förbättras i den nya PC-klockan i longitudinella data (X-axeln: år från baslinjen) från forskningsstudien ”the Swedish Adoption Twin Study of Aging” (SATSA).

Epigenetiska klockor baserade på DNA-metyleringsdata är en typ av biomarkörer som är användbara för att skatta biologisk ålder i populationsbaserade kohorter. Användbarheten har dock begränsats av delvis otillförlitliga skattningar p.g.a. brus i data. I en ny studie presenterar vi en lösning genom att introducera en metod som reducerar bruset i de epigenetiska klockorna för förbättrad precision i longitudinella analyser och kliniska studier.

Biomarkörer för åldrandet kan hämtas från cellulära, molekylära, funktionella och fysiologiska mätningar och används för att studera biologiskt åldrande hos människor. Många studier använder de så kallade "epigenetiska klockorna" som baseras på DNA-metyleringsdata för att analysera samband mellan biologiskt åldrande och sjuklighet och dödlighet. Även om dessa klockor för närvarande anses vara de bästa prediktorerna för biologisk ålder så inkluderar de fortfarande tekniskt brus, vilket leder till stor variation i mätningarna.

För att göra klockorna mer användbara för longitudinella analyser och kliniska studier är det viktigt med förbättrad precision i mätningarna. Här presenterar vi en metod där principalkomponentanalys (PCA) används för att separera brus från åldersrelaterade signaler. På så sätt prioriteras endast biologiskt relevanta signaler och tillförlitligheten hos PC-klockorna är mycket högre jämfört med originalklockorna.

Studien har letts av ett forskarlag vid Yale School of Medicine; Assistant professor Albert Higgins-Chen, PhD, och Morgan Levine, PhD, som nyligen flyttade till det nystartade Altos Labs i San Diego, USA. Dr Higgins-Chen, som är första-författare till studien, säger "Vi noterade vissa epigenetiska klockor där du är biologiskt 50 år gammal på ett test, och sedan 59 på nästa. Vi började med befintliga klockor som ofta används, och fann att en enda förändring – tillägget av en teknik som kallas principalkomponentanalys – kunde bevara åldrandesignalerna samtidigt som bruset minskade dramatiskt. Nu, för de flesta tester, kommer två mätningar som görs samtidigt att skilja sig med mindre än ett år. Detta betyder också att en persons longitudinella förändring i epigenetisk ålder är mycket mer sannolik att återspegla verkligt biologiskt åldrande snarare än tekniskt brus."

Porträtt av Sara Hägg, senior forskare vid Institutionen för medicinsk epidemiologi och biostatistik.
Sara Hägg, senior forskare vid Institutionen för medicinsk epidemiologi och biostatistik. Foto: Gunilla Sonnebring

Från Karolinska Institutet bidrog docent Sara Hägg, PhD, och hennes forskarteam till studien med analyser av PC-klockorna i den longitudinella Swedish Adoption Twin Study of Aging (SATSA) med upp till fem individuella mätningar gjorda under 20 års tid. "Vi kunde se en dramatisk förbättring på variationen i epigenetiskt åldrande longitudinellt med PC-klockorna jämfört med de gamla klockorna i SATSA-studien", säger hon. "Med största sannolikhet kommer de epigenetiska klockorna att förbättras ytterligare under de kommande åren, med mer specialiserade applikationer för åldrandeforskning. Vi kommer att fortsätta samarbeta med Yale-gruppen för att bidra till detta och utnyttja den fantastiska data som vi har i Sverige”, sammanfattar Sara Hägg.

Publication 

Studien publicerades 15 juli 2022 i den nya specialiserade tidskriften Nature Aging:

A computational solution for bolstering reliability of epigenetic clocks: implications for clinical trials and longitudinal tracking | Nature Aging

Kontakt

Sara Hägg Senior forskare
08-524 822 36