Het Bloedonderzoek Super Verkoop van de het levensuitbreiding

Het Tijdschrift van de het levensuitbreiding

LE Tijdschrift November 1999


beeld
 



beeld 

Geopenbaard verouderen!

door Gregory M. Fahy, Ph.D.


Drs. van de Stichtingsgesprekken van de het Levensuitbreiding. Richard Weindruch en Tomas Prolla, de eerste onderzoekers aan gebruiksdna breken af om naakt de geheimen van te leggen verouderen-en de weg te banen aan de snelle ontwikkeling van vegende nieuwe behandelingen voor het verouderen.

Met de bruuskheid van één enkele publicatie, is een radicaal nieuwe era van het verouderen onderzoek en het verouderen wijziging begonnen. Met de versie van hun rapport in de 27 kwestie van Augustus van Wetenschap („Gene Expression Profile van het Verouderen en zijn Vertraging door Warmtebeperking“), hebben Tom Prolla en Rick Weindruch sweepingly het gebied van het verouderen onderzoek voor altijd veranderd. Zo groot is de macht van de methode die zij hebben aangetoond, dat het vrijwel al biomedisch onderzoek bij het verouderen door hun methode en door hun resultaten zal worden beïnvloed. Het perspectief op tientallen duizenden gerontologists en werkers uit de gezondheidszorg die de nieuwe methodologie toepassen op het verouderen impliceert een awesomely snelle explosie in onze kennis van de fundamentele oorzaken van het verouderen, en in onze kennis van wat het verouderen vertragen of kan omkeren op het diepste niveau. De stichting van de het Levensuitbreiding interviewde deze twee bereidende gerontologists bij hun laboratorium op 8 Augustus, 1999. Wat volgt is een uitgegeven afschrift van dat gesprek. Nota: lezers niet de vertrouwd met enkele die termijnen in dit gesprek worden gebruikt zouden de begeleidende verklarende woordenlijst moeten raadplegen.

De Stichting van de het levensuitbreiding: Dr. Prolla en Dr. Weindruch, zouden hoe u de doorbraak beschrijven u net hebben gemaakt?

Tomas Prolla: Wij hebben de nieuwe technologie van DNA microarrays gebruikt om het uitdrukkingsniveau van duizenden genen tijdens het het verouderen proces te onderzoeken. Wij deden dit door vijf 30 maand-oude muizen te vergelijken. Wij beslisten de gastrocnemius spier als ons weefsel van keus voor deze eerste studie te gebruiken omdat het een hoog tarief van zuurstofconsumptie heeft en schenen ideaal om huidige meningen over mitochondria in het verouderen en vrije basissen als oorzaak te testen van het verouderen. Wij hebben meer in de laatste drie maanden dan in de laatste drie jaar geleerd.

LEF: Wat is een DNA microarray?

TP: Er zijn verscheidene verschillende verscheidenheden van DNA microarrays. Fundamenteel zijn zij kleine glasplaatjes die duizenden genen in bijlage aan hen in een regelmatige serie of een lay-out hebben. De genen kunnen of als volledige genen of als kleine die genfragmenten aanwezig zijn als oligonucleotides worden bekend. De bijzondere serie die wij gebruikten is het Affymetrix-systeem, waar elk gen door 20 oligonucleotides wordt vertegenwoordigd, en 6347 genen worden vertegenwoordigd alles bij elkaar.

LEF: Hoe kan een microarray DNA nieuwe en nuttige informatie over het verouderen geven?

TP: Door RNA uit het weefsel van een dier of een mens te halen, kunt u voor het uitdrukkingsniveau van duizenden genen tegelijkertijd analyseren. Eerst etiketteren wij RNA met een fluorescente sonde. Dan kruisen wij RNA van het dier aan microarray. De serie wordt dan afgetast met een laser die kwantificatie van fluorescentie toestaat die uit elk verschillend RNA komt dat stokken aan de serie. Elk RNAtype dat plakt wordt geïdentificeerd door zijn positie in twee afmetingen op de serie. Deze informatie wordt in een gegevensbestand omgezet dat het uitdrukkingsniveau van de verschillende genen heeft. kan dit voor verschillende leeftijden doen en zien door vergelijking wat de verschillen met het verouderen tonen. Het kan ook worden gebruikt om eender welk ziekteproces te controleren.

Het definitieve hier doel, wat wij zouden willen hebben, is een batterij van genen die in zulk een mate met het verouderen stijgt die wij worden vertellen, ons zeggen, een halfjaarlijks venster in de levensduur kunnen eigenlijk laten en eigenlijk als iets het verouderen tijdens die tijd vertraagt. Wij willen vanaf het moeten krijgen 30 maanden wachten, zodat als wij tellers kunnen vinden die 50 vouwen met het verouderen veranderen, dan kunnen wij tot 12 maand-oude muizen van NIH opdracht geven en hen bestuderen van 12 tot 18 en testen of een samenstelling tijdens die periode werkt. Dit is voor inleidend onderzoek. Als het goed kijkt, dan kunnen wij teruggaan en een volledige levensduurstudie doen. Maar het punt is, willen wij voor samenstellingen onderzoeken die snel het verouderen beïnvloeden. Wij willen niet op de gehele levensduur van de muis wachten.

LEF: Het vermogen van DNA-spaanders werd geïllustreerd in een document in Wetenschap over een jaar geleden. De onderzoekers stelden huidcellen (fibroblasten) aan serum bloot nadat zij van serum zijn beroofd. Zij vonden wat zij verwachtten, maar zij zagen ook een andere gehele reeks genen aanzettend met betrekking tot gekronkelde reparatie, en zij realiseerden enkele ogenblikken na, oh ja, als u een fibroblast in huid bent en u aan serum wordt blootgesteld, dat betekent de huid is verwond, zodat moet u uw gekronkelde reparatiesystemen omhoog-regelen. Zo begrepen zij toen in een oogopslag de biologie van de fibroblast veel beter, omdat zij alles konden zien, niet alleen wat zij oorspronkelijk zochten.

TP: Het belangrijkste voordeel met DNA-spaanders is dat wij fundamenteel alle bekende genen, alle genen bekijken die goed zijn gekenmerkt. Wij beginnen het experiment zonder de veronderstelling dat dit gen of dat het gen zal uitgaan of met het verouderen zal verslaan. Wij testen hen enkel in één keer en zien wat het resultaat is. Wij krijgen een resultaat dat niet door vooraf opgevatte begrippen wordt beïnvloed. Ik beteken, is de enige beginnende hypothese dat er sommige veranderingen met het verouderen zal zijn. Slechts wat de veranderingen, wij zijn vind nadat wij het experiment doen.

LEF: De zo conventionele biologie is als de oude mythe van de drie blinden die proberen te begrijpen wat een olifant als is. Één van hen grepen de boomstam en zegt een olifant als een slang is, en een andere het been grijpt en nr zegt, is de olifant als een boom, en de laatste kerel grijpt de slagtand en zegt oh, is de olifant als spear. Maar uw techniek beperkt u niet tot één hypothese. U ziet in één keer de gehele olifant allen.

TP: Ja. Ook, zullen deze veranderingen ons toestaan om specifieke hypothesen te testen. Wij kunnen bepalen als enkele genen in kwestie werkelijk genen zijn die het het verouderen proces door transgenic dieren te maken of samenstellingen controleren te ontwikkelen die de acties van de genen nabootsen. Dan, door de wijzigingen in genuitdrukking te onderzoeken met het verouderen kunnen wij snel controleren als het transgen of de samenstelling in feite het verouderen ophouden. Het andere zeer belangrijke stuk van de techniek is dat wij het verouderen op een orgaan-specifieke manier kunnen bekijken. De levensduurstudies, bijvoorbeeld, bekijken de overleving van een gehele bevolking van dieren over verscheidene jaren. Nochtans, ontwikkelt elke spanning van de laboratoriummuis gewoonlijk een specifiek ziektepatroon, zoals kanker of niermislukking, welke einden die omhoog de levensduur beperken. Daarom is het nut van levensduurstudies beperkt. Wij verzamelen niet zieke organen van muizen op verschillende leeftijden, en wij onderzoeken op het moleculaire niveau als zij sneller of langzamer verouderen, en dit is onafhankelijk van hun overlevingstarieven.

LEF: Is de organen u bestudeert werden nu bijeengezocht uit verschillende bevolking van dieren en bevroren voor recentere analyse, correct dat?

Richard Weindruch: Ja, en deze zijn weefsels van kleine aantallen dieren. Één van de fascinerende dingen over de technologie is hoe weinig dierlijk-aan-dierlijke variatie die wij hebben waargenomen. Wij beschrijven dit statistisch in ons Wetenschaps document. De aantallen dieren die wij zijn klein voor het verouderen studies, drie dieren per groep hebben gebruikt. Maar wanneer u jongelui bij oud, bijvoorbeeld vergelijkt, of oud beperkt tot oude controle, produceert u in paren negen vergelijkingen voor elke dergelijke groepsvergelijking, en zo worden de gegevens geanalyseerd. Vier dieren per groep zou hebben leiden tot een reusachtige explosie van gegeven die statistisch onnodig gebaseerd op de kwaliteit van de gegevens is die wij krijgen.

LEF: Dit is vrij opmerkelijk omdat de variatie in het verouderen tussen individuen in een bepaalde cohort bekend is.

RW: Recht. Ik zou debatteren dat misschien dit een weerspiegeling van het feit is dat deze analyse van genuitdrukking van vele verdere wijzigingen stroomopwaarts is. Voor veel van deze wortel genetische soorten wijzigingen, wanneer u uitweg in de weg en onder verschillende dieren krijgt, zou u a lot more lawaai kunnen zien dan u op het genetische niveau doen.

TP: Recht. Hoe de veranderingen wij resultaat in ziekte zien of andere secundaire eindpunten een partij tussen individuen in de bevolking zouden kunnen variëren, maar het punt is dat op het niveau van de genuitdrukking, de muizen opmerkelijk gelijkaardig waren.

LEF: Het stelt voor dat als u een 10% verschil in genuitdrukking tussen muis A en muis B hebt, geaccumuleerd meer dan 30 maanden, u een reusachtig phenotypic (fysiologisch) verschil maar in feite krijgt, genetisch daar is een zeer klein verschil tussen hen.

RW: Dat kan goed het geval zijn. Ook, denk ik dat onze gegevens, in groot deel, ook het belang van verscheidene huidige gebieden van onderzoek in biogerontology zullen bevestigen, maar verscheidene anderen zullen openstellen die niet misschien zo van belang zijn geacht aangezien zij goed kunnen zijn.

TP: De techniek is werkelijk een doorbraak in termen van het begrip van ziekten. Maar ook, en bovenal, is het een manier om het het verouderen proces te meten. De enige manier u zich eigenlijk in het verouderen kunt mengen is als u een manier hebt om het te meten, en wij denken dat met dit het vinden, wij definitief.

beeld














LEF: Anderen hebben geprobeerd om het verouderen te meten door zogenaamde „biomarkers“ te meten van het verouderen, elementen die op een bepaalde manier met leeftijd veranderen die het verouderen van kenmerkt. In het verleden, hoeveel van de leeftijd afhankelijke veranderingen zijn voorgesteld als ernstige kandidaatbiomarkers voor het verouderen?

RW: Ik denk die afhang. Het antwoord op die vraag wordt sterk door de persoon beïnvloed die het beantwoorden.

TP: Het hangt ook af van of u een moleculaire biomarker, in tegenstelling tot een fysiologische of gedragsbiomarker bedoelt.

LEF: Vertel ons enkele problemen om goede biomarkers te identificeren van het verouderen en hoe uw methode in de ontdekking van echt goede biomarkers kan helpen van het verouderen.

TP: Vele laboratoria hebben geëist om biomarkers ontwikkeld te hebben van het verouderen. Het probleem is dat elk van deze biomarkers gewoonlijk een verschillende analyse impliceert. Wat van hen zijn biochemisch, impliceren wat gedragstests, impliceren wat functionele tests…

RW: Zij zijn gewoonlijk een voor een.

TP: Ja, een voor een zijn zij, en zij bekijken één aspect van het het verouderen proces. Wat hiervan zijn goede biomarkers. Maar ideaal gezien zou men veel dergelijke biomarkers moeten kunnen tegelijkertijd bekijken, en wij fundamenteel hadden niet de technologie om dit tot voor kort te doen. Een andere voorwaarde voor een goede biomarker is dat er een manier moet zijn om biomarker te bevestigen. Met andere woorden, zou iets met het verouderen kunnen veranderen maar kan niet noodzakelijk toe te schrijven zijn aan het verouderen, of die verandering zou niet kunnen oorzakelijk zijn. Één manier om voor dit te testen is ervoor te zorgen verandert die ziet u tijdens het normale verouderen wordt beïnvloed door warmtebeperking, omdat de warmtebeperking de enige manier is om het verouderen in zoogdieren te vertragen. Nadat wij deze biomarkers ontdekten, keken wij om te zien hoe zij in calorically beperkte muizen werden beïnvloed, en wij vonden dat een grote fractie hen door warmtebeperking wordt verhinderd, die hen als biomarkers bevestigt. De bodemlijn is dat wij honderden biomarkers met dezelfde techniek kunnen tegelijkertijd nu onderzoeken.

RW: Ook, denk ik deze reeks biomarkers voordelig is in zoverre dat het op het genniveau is. Zo niet alleen is het moleculair, maar zoals ik vroeger op wees, gaat het veel van de secundaire veranderingen in niveaus van proteïne of activiteiten van wegen vooraf, zodat denken wij dat niet alleen dit een dichtbijgelegen primaire globale mening van de veranderingen van de genuitdrukking in het verouderen zal toestaan, maar ook zullen ons dichter naar een beter inzicht in het verouderen verplaatsen aangezien wij en onze collega's door deze diverse die veranderingen kunnen sorteren en experimenten leiden op deze informatie worden gebaseerd proberen om bij welke van deze veranderingen te krijgen oorzakelijk kan zijn.

LEF: Hoe beslist u als een verandering significant is, en welk percentage van het genoom beduidend verandert? Als welke graad van verandering significant wordt beschouwd?

TP: Één reactie op die vraag is dat ongeveer 1% van de genen die wij onderzoeken over een tweevoudige verandering of hoger tonen.

LEF: Dat is naar boven of naar onder tweevoudig, is dat recht?

RW: Recht. Ongeveer 0.9% percenten elke manier, of rond 2% van degenen hebben wij bekeken. Van 6500 of zo de genen wij hebben bekeken, waren ongeveer 58 tot 60 genen twee keer hoger in activiteit, waren nog eens 58 of 60 twee keer lager in activiteit als resultaat van het verouderen.

TP: Recht, maar wij onderzochten slechts waarschijnlijk één tiende muisgenen, zodat is het echte aantal waarschijnlijk bijna 600 genen die of beneden uitgaan.

LEF: Welke fractie genen stijgt met meer dan dat, of vermindert door meer dan die verhouding? Met andere woorden, door tien keer of in vijfvoud in plaats van twee keer?

RW: Het kan een zeer klein aantal zijn, maar het kan groter zijn dan wij het weten.

TP: Wij kunnen niet die vraag op dit ogenblik werkelijk richten omdat enkele grootste vouwenveranderingen waarschijnlijk genen die in één staat afwezig waren vertegenwoordigen en in andere voorstellen, en er kunnen zijn veel van hen. Die zouden zeer goede biomarkers kunnen zijn.

RW: Er is een technische kwestie, die is dat als het gen niet in een jong dier wordt uitgedrukt en in een oud dier uitgedrukt, de machine kan ons vertellen om die gegevens niet goed te keuren. Wij kunnen die moeten volgen uitputtend op PCR-Gebaseerde benaderingen (zie verklarende woordenlijst - ED.), die wij beginnen om te doen zodat wij veel van deze niet zullen missen.

TP: Hoewel er genafschriften zijn dat de machine op jonge dieren en „heden“ in oude dieren, en de andere manier rond „afwezig“ roept, is het zeer onwaarschijnlijk dat de activiteit werkelijk volledig afwezig is, is het enkel dat er een gevoeligheidsgrens is. Als de machine niet het kan ontdekken nauwkeurig genoeg, roept het het „afwezig.“ De opsporingscapaciteit van de machine, bijvoorbeeld, is niet zo goed zoals iets als kwantitatieve PCR, die wij nu doen. Wij zullen naar die tellers terugkeren waar, bijvoorbeeld, de machine „niets“ in jong zegt en „iets“ in oud maar iets als een verandering vijfvoudig meldt. Die zogenaamde verandering vijfvoudig betekent om het even wat niet. Het zou kunnen zijn dat er eigenlijk iets in de jongelui, maar bij zeer laag zijn, en dan er iets als 50 vouwt meer in oud zijn. Dat doen wij sommige onafhankelijke tests. Een 50 vouwenverandering zou beter zijn. Er zijn honderden genen voor elke weefsel het uitgaan en verslaat in uitdrukking die als biomarkers kan worden gebruikt. Degenen die, naar mijn mening bijzonder goed gaan zijn, zijn degenen die lineair met het verouderen stijgen en grote verhogingen tonen, omdat wat dat betekent dat wij dieren tijdens een gedeelte van hun levensduur, zoals zes maanden of een jaar kunnen waarschijnlijk onderzoeken, als één of andere samenstelling het verouderen beïnvloedt, in tegenstelling tot het wachten van 30 maanden moet bepalen om een volledige levensduurstudie te doen.

RW: Welke door de aanwezigheid van ziekten worden gecompliceerd. Zo misschien zou de optimale analyse om een kandidaatsamenstelling te testen vijf maanden, namelijk, kunnen vergen en bij tussen 20 en 25 maanden van leeftijd in een muis voorkomen. Ik enkel denk uit luid, te hoeven het niet precies die manier zijn.

TP: Het doel is de hoeveelheid tijd te verminderen die nodig om is te evalueren als één of andere experimentele benadering, met inbegrip van wat drugmanipulatie of genetische manipulatie, het verouderen beïnvloedt. Wij moeten biomarkers vinden die beduidend op een maandelijkse basis veranderen zodat in een paar maanden wij kunnen weten of werkt een drug.

RW: En wij zullen weten ook of het aan een weefsel-specifieke basis werkt, en dat is een kritisch punt. Wij zullen kunnen zeer spoedig weten welke systemen in elk van de weefsels omhoog-geregeld of beneden-geregeld zijn dat wij bekijken en zullen kunnen bepalen welke van die onder weefsels worden gedeeld.

TP: Ons doel op dit ogenblik, zou dat wij denken de prioriteit moeten zijn, is drie of vier postmitotic weefsels te onderzoeken en veranderingen in genuitdrukking te zoeken die onder weefsels betreffende het verouderen worden gedeeld. Wij stipuleren dat die veranderingen oorzakelijk zouden kunnen zijn, en dat zij daarom de basismechanismen zullen openbaren om te verouderen.

LEF: Kunt u om het even welke voorspellingen maken over met hoeveel de kern, oorzakelijke veranderingen in genuitdrukking daar zou kunnen zijn?

RW: Een reactie op deze vraag vereist werkelijk analyse van veelvoudige weefsels, zodat zou het antwoord in een paar maanden moeten komen.