Ученые Института цитологии (ИНЦ) РАН продемонстрировали, что для определения функционального состояния тканей женской репродуктивной системы возможно использовать эпигенетические часы – специальную математическую модель, которая оценивает биологический возраст тканей и клеток по ряду эпигенетических (регуляторных) маркеров ДНК человека. Предложенный метод может послужить основой для разработки подходов по повышению эффективности искусственного оплодотворения и замедлению старения репродуктивных тканей. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Human Reproduction Update.

Ввиду общемировой тенденции к повышению продолжительности жизни человека одной из глобальных проблем современной репродуктологии (сферы медицины, изучающей патологии репродуктивной системы человека, в первую очередь бесплодия) становится возраст-зависимое снижение женской фертильности (способности давать потомство). Однако, несмотря на растущее число исследований в этой области, к настоящему моменту у сообщества специалистов не сложилось единого мнения о том, чем конкретно может быть обусловлено наблюдаемое снижение фертильности.

Среди врачей-репродуктологов традиционно считалось, что этот факт объясняется постепенным угасанием функций яичников, которое проявляется по уменьшению количества и качества яйцеклеток. В то же время, состояние тканей матки в контексте снижения женской фертильности долгое время оставалось практически без внимания. Однако, 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 в арсенале таких исследователей не имелось 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, зав. группой механизмов клеточного старения ИНЦ РАН Александра Бородкина.

Эпигенетические часы – это уникальный инструмент, в основе работы которого лежит математическая модель, позволяющая 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, ввиду легкости получения, 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 доказала подверженность этой ткани возраст-зависимым изменениям. Помимо этого, группа ученых указала ряд распространенных женских репродуктивных заболеваний, развитие которых возможно предсказывать с использованием эпигенетических часов, а также осветило все известные на сегодняшний момент способы замедления их «тиканья».

«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.

Проект поддержан грантом РНФ (№ 19-74-10038).

Разработка методов оценки возраста тканей эндометрия является частью исследований ученых ИНЦ РАН, посвященных изучению преждевременного старения клеток женской репродуктивной системы, а также подходов для его замедления. Например, ранее специалисты Института разработали подход, который позволяет предотвратить негативное воздействие стареющих клеток на процесс наступления беременности.

Источник: пресс-служба Института цитологии Российской академии наук.