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2024-06-11 03:47:00
ジャーナルに掲載された最近の研究では 科学の進歩研究者らは、デオキシリボ核酸メチル化（DNAm）を用いて348種の哺乳類から15,000個のサンプルを調べ、最大寿命、妊娠期間、性成熟年齢を推定した。
哺乳類メチル化コンソーシアムは、哺乳類種の最大寿命を調べるために、348 匹の動物から DNA メチル化データを収集しました。この寿命を決定する分子経路の理解を深める必要がありますが、サンプル サイズとデータ収集方法が限られているため、現時点では十分にはわかっていません。このコレクションには、哺乳類の加齢に伴うメチル化の変化、エピジェネティック老化、機械学習技術、系統エピジェネティック モデリング ツリーに関する研究が含まれています。
勉強： 哺乳類における種の最大寿命とその他の生活史特性のエピジェネティック予測因子画像クレジット: Craig Lambert Photography / Shutterstock
研究について
本研究では、研究者らは多変量回帰分析を作成し、最大寿命とそれに関連する種固有の特徴を推定した。
研究者らは、哺乳類メチル化コンソーシアムのデータを使用して回帰モデルを開発し、25の分類群に属する348種の哺乳類と59種の組織から採取した15,000個のデオキシリボ核酸サンプルから、シトシンメチル化の高度に保存されたパターンを強調しました。研究者らは、マーモセットを除くすべての哺乳類に適用されるCpGメチル化レベルに基づいて、普遍的な性別予測を作成しました。
研究者らは、anAge データベースの最新バージョンに基づいて、3 つのペナルティ回帰モデルを使用して、それぞれの種の最大寿命、妊娠期間、性成熟年齢を推定しました。対数年推定値を使用して測定された推定最大寿命は、エピジェネティックまたは DNA メチル化最大寿命でした。研究者らは、サンプルを採取した個体における暦年齢と生活史変数の関係を調査しました。彼らは、種の典型的な性成熟年齢よりも若く、5 歳未満の動物のサンプルに基づいて、異なる最大寿命予測 (若い動物の推定値) を開発しました。
研究者らは、すべての種と組織タイプにわたる平均メチル化レベルに基づいて、組織に依存しないライフヒストリー予測を作成しました。彼らは、組織タイプが寿命推定にどのように影響するかをよりよく理解するために、さまざまな組織タイプを持つ選ばれた動物でこれらの予測子をテストしました。研究者らは、CpGメチル化データと分類上の順序の指標に基づいて最大寿命を推定するために、弾性ネット回帰モデルを使用しました。彼らは、k近傍回帰モデルを使用して予測子の精度を評価しました。この研究では、対数スケールで種レベルの寿命を予測する最終回帰モデルを使用して、性別による最大寿命予測の可能性のある違いも調べました。
エピジェネティック予測子を用いた生活史特性の多変量解析。この図は、エピジェネティック予測子の LOSO (Leave-One Species-Out) 交差検証解析をまとめたものです。すべての推定値は、(A および B) 最大寿命 (log 年)、(C) 妊娠期間 (log 日数)、(D) 性成熟年齢 (log 年) など、さまざまな生活史特性について対数変換 (底 e) されています。散布図パネル内のそれぞれの種は、特定の番号で表されます。この数値表現の整数部分は、その分類目に対応しています。それぞれの分類目によって色分けされたこれらの番号は、異なる種にリンクしています。詳細な数値については、表 S4 および図 S8 を参照してください。各パネルの上部のタイトルには、ピアソン相関係数 (R)、中央絶対誤差 (MAE)、および両側未調整 P 値 (P) が示されています。分類目の色表現の一貫性は、この図および他の関連図全体で維持されています。 散布図内の点線は完全な予測線を表し、赤い実線は適合した線形回帰を表しています。掲載されている動物のシルエットは、Phylopic データベース (翻訳元）またはウィキメディアはパブリックドメインまたはCC BY 3.0ライセンスの対象です。
結果
DNAm による最大寿命予測は、人間を含む 17 種の哺乳類生物種において、女性の方が男性よりも長生きできるという内因的な利点がある可能性を示した。この推定値は、部分的な再プログラミングやカロリー制限による影響を受けなかった。成長ホルモン関連受容体を含む成長ホルモンネットワークの遺伝的障害は、特定の組織における DNA の最大寿命に影響を与えた。がん関連死亡率は、エピジェネティックなライフヒストリー特性の推定値と相関しなかった。
DNAm 最大寿命推定器では、異なる犬種間など、種内寿命の差は検出されませんでした。最大寿命は、個体レベルの死亡リスクに関連するものとは異なる固有の特性であるエピジェネティック シグネチャによって部分的に確認されます。哺乳類アレイで生成された DNAm データは、サンプルの種、性別、組織を正確に分類できます。エピジェネティック予測器は正確で、予測された対数最大寿命は、高齢者で観察されるものとほぼ一致しています。
実際の対数妊娠期間は、予測される寿命とより強い関係があります。性成熟年齢のエピジェネティック予測は、観測データとの関連性がやや弱いです。年齢の制約により調査に利用できる種の数が制限されているにもかかわらず、若い動物の予測因子は、予測される最大寿命と強い相関関係を示しています。チームは、個々のサンプルの推定最大寿命は異なる可能性があり、妊娠期間と性成熟年齢は、一部の種の組織層では年齢とかなり相関していることを発見しました。
この研究では、他の種では成人の体重と最長寿命の間に負の相関関係があるにもかかわらず、種全体で最長寿命と成人の平均体重の間に正の相関関係があることが示された。しかし、最長寿命のエピジェネティックな予測因子は実際の値と正の相関関係にあった。研究者らは、哺乳類のがんリスクと観察された妊娠期間の間に負の相関関係があることを発見し、これは生活史の特徴が哺乳類のがん死亡リスクを予測できる可能性があることを示唆している。しかし、生活史の特徴のエピジェネティックな予測と哺乳類のがんリスクの間には有意な関連は発見されなかったため、ライフスタイルの活動は人間の最長寿命にほとんど影響を与えなかったことが示唆される。
研究では、性別、体重、カロリー制限、ライフスタイルに関係なく、種の最大寿命はエピジェネティック シグネチャと大きく関係していることがわかった。このシグネチャは、成長ホルモンのノックアウトと完全な再プログラミングの影響を受ける。エピジェネティック推定値は、最大寿命よりも妊娠期間のほうが精度が高かったが、これはおそらく、さまざまな種にわたって正しいデータを収集することが困難だったためだ。寿命予測における性的二形性は男女間で一致しているが、人間を含む 17 種では、雌の方が予想寿命が長かった。
#DNAメチル化分析により哺乳類の長寿の秘密を解明