Verlängerung der Lebensdauers-Blutprobe-Superverkauf

Verlängerung der Lebensdauers-Zeitschrift

LE Magazine im November 1999


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Altern aufgedeckt!

durch Gregory M. Fahy Ph.D.


Die Verlängerung der Lebensdauers-Grundlage interviewt TEA. Richard Weindruch und Tomas Prolla, die ersten Forscher, zum von DNA-Chips zu benutzen, um bloß die Geheimnisse von zu legen Altern-und die Weise zur schnellen Entwicklung des Fegens von neuen Behandlungen für das Altern zu ebnen.

Mit der Plötzlichkeit einer einzelnen Veröffentlichung, hat eine radikal neue Ära der Alternforschung und Alternänderung angefangen. Mit der Freigabe ihres Berichts in der Frage am 27. August der Wissenschaft („Gene Expression Profile des Alterns und seiner Verlangsamung durch Wärmebeschränkung“), haben Tom Prolla und Rick Weindruch ausgedehnt das Feld der Alternforschung für immer geändert. Ist die Energie der Methode so groß, die sie gezeigt haben, wird das praktisch alle biomedizinische Forschung auf Altern durch ihre Methode und durch ihre Ergebnisse beeinflußt. Die Aussicht von zehn Tausenden Gerontologists und Klinikern, welche die neue Methodologie am Altern anwenden, bedeutet eine ehrfürchtig schnelle Explosion in unserem Wissen der grundlegenden Ursachen des Alterns und in unserem Wissen von, was Altern auf dem tiefsten Niveau verlangsamen oder aufheben kann. Die Verlängerung der Lebensdauers-Grundlage interviewte diese zwei bahnbrechenden Gerontologists an ihrem Labor am 8. August 1999. Was folgt, ist eine redigierte Abschrift dieses Interviews. Anmerkung: die Leser, die mit einigen der Ausdrücke verwendet werden in diesem Interview nicht vertraut sind, sollten das angeschlossene Glossar konsultieren.

Verlängerung der Lebensdauers-Grundlage: Dr. Prolla und Dr. Weindruch, wie würden Sie den Durchbruch Sie, gerade gemacht zu haben beschreiben?

Tomas Prolla: Wir haben die neue Technologie von DNA-Chips eingesetzt, um das Ausdruckniveau von Tausenden Genen während des Alterungsprozesses zu überprüfen. Wir taten dies, indem wir fünf und 30 Monat-alte Mäuse verglichen. Wir entschieden uns, den Gastrocnemiusmuskel da unser Gewebe der Wahl für diese erste Studie zu benutzen, weil sie eine hohe Rate des Sauerstoffverbrauchs und zu den Prüfstromansichten über Mitochondrien im Altern und freie Radikale als Ursache des Alterns ideal scheinen lässt. Wir haben mehr in den letzten drei Monaten als in den letzten drei Jahren gelernt.

LEF: Was ist ein DNA-Chip?

TP: Es gibt einige unterschiedliche Vielzahl von DNA-Chips. Im Allgemeinen sind sie kleine Objektträger, die Tausenden Gene haben, die zu ihnen in einer regelmäßigen Reihe oder in einem Plan befestigt werden. Die Gene können entweder als volle Gene oder als kleine Genfragmente anwesend sein, die als Oligonucleotides bekannt sind. Die bestimmte Reihe, die wir verwendeten, ist das Affymetrix-System, in dem jedes Gen durch 20 Oligonucleotides dargestellt wird, und 6347 Gene werden dargestellt in allen.

LEF: Wie kann ein DNA-Chip die neuen und nützlichen Informationen über Altern geben?

TP: Indem Sie RNS vom Gewebe von einem Tier- oder ein menschlich extrahieren, können Sie für das Ausdruckniveau von Tausenden Genen gleichzeitig prüfen. Zuerst beschriften wir die RNS mit einer Leuchtstoffsonde. Dann hybridisieren wir die RNS vom Tier zum Microarray. Die Reihe wird dann mit einem Laser gescannt, der der quantitativen Bestimmung der Fluoreszenz kommend von jeder unterschiedlichen dieser RNS Stöcke zur Reihe erlaubt. Jede RNS-Art, die haftet, wird durch seine Position in zwei Maßen auf der Reihe identifiziert. Diese Informationen werden in eine Datei umgewandelt, die das Ausdruckniveau der verschiedenen Gene hat. Ein kann dies für unterschiedliches Alter tun und durch Vergleich sehen, was Unterschiede sich mit Altern zeigen. Es kann auch verwendet werden, um jeden möglichen Krankheitsprozeß zu überwachen.

Das Endziel hier, was wir haben möchten, ist Reihe von Gene, das auf solch einen Umfang mit Altern sich erhöht, das wir wirklich erhalten können, ließ uns sagen, ein Sechsmonatsfenster in der Lebensdauer und wirklich sagen, wenn etwas Altern während dieser Zeit verlangsamt. Wir möchten weg von dem Müssen erhalten 30 Monate warten, also, wenn wir Markierungen finden können, die Falte 50 mit Altern ändern, dann können wir 12 Monat-alte Mäuse von NIH bestellen und sie studieren von 12 bis 18 und prüfen, ob ein Mittel während dieses Zeitraums arbeitet. Dieses ist für einleitende Siebung. Wenn es gut schaut, dann können wir zurück gehen und eine volle Lebensdauerstudie durchführen. Aber der Punkt ist, wir möchten für Mittel aussortieren, die schnell altern beeinflussen. Wir möchten nicht auf die Spanne des ganzen Lebens der Maus warten.

LEF: Vor die Energie von DNA-Chips wurde in einem Papier in der Wissenschaft einem ungefähr Jahr veranschaulicht. Die Forscher setzten Hautzellen (Fibroblasten) Serum aus, nachdem sie Serum beraubt worden sind. Sie fanden, was sie erwarteten, aber sie sahen auch einen anderen ganzen Satz Gene, die an bezogen auf gedrehter Reparatur sich drehen, und sie verwirklichten nach eine Weile, oh ja, wenn Sie ein Fibroblast in der Haut sind und Sie Serum ausgesetzt werden, dass Durchschnitte die Haut verwundet worden ist, also Sie Ihre gedrehten Reparatursysteme oben-regulieren müssen. So verstanden sie dann auf einen Blick die Biologie des Fibroblasts viel besser, weil sie alles sehen konnten, nicht nur, nach was sie ursprünglich suchten.

TP: Der bedeutende Vorteil mit DNA-Chips ist, dass wir im Allgemeinen alle bekannten Gene betrachten, alle Gene, die gut gekennzeichnet worden sind. Wir beginnen das Experiment ohne die Annahme dass dieses Gen oder, dass Gen auf oder ab zum Altern passt. Wir prüfen sie gerade in einem Zug und sehen, was das Ergebnis ist. Wir erhalten ein Ergebnis, das nicht durch vorgefasste Begriffe beeinflußt wird. Ich bedeute, die einzige beginnende Hypothese bin, dass es etwas Änderungen mit Altern gibt. Was die Änderungen sind, finden wir nur, nachdem wir das Experiment tun.

LEF: Zu verstehen so herkömmliche Biologie ist wie der alte Mythos der drei Blinder, die versuchen, was ein Elefant wie ist. Eins von ihnen Zupacken der Stamm und sagt, dass ein Elefant wie eine Schlange ist und anderer das Bein ergreift und ablehnt, ist der Elefant wie ein Baum, und der letzte Kerl ergreift den Stoßzahn und sagt oh, der Elefant ist wie eine Stange. Aber Ihre Technik schränkt Sie nicht auf eine Hypothese ein. Sie sehen den ganzen Elefanten allen auf einmal.

TP: Ja. Auch diese Änderungen erlauben uns, spezifische Hypothesen zu prüfen. Wir können bestimmen, wenn einige der betroffenen Gene wirklich Gene sind, die den Alterungsprozess, indem sie transgene Tiere machen oder sich entwickelnde Mittel steuern, die die Aktionen der Gene nachahmen. Dann indem wir die Änderungen in der Genexpression mit Altern überprüfen, können wir schnell überprüfen ob der Transgene oder setzen verzögern tatsächlich Altern zusammen. Der andere wichtige Teil der Technik ist, dass wir Altern in einer Organ-spezifischen Art betrachten können. Lebensdauer studiert zum Beispiel Blick am Überleben einer Gesamtbevölkerung der Tiere in einigen Jahren. Jedoch entwickelt jede Labormäusebelastung normalerweise ein spezifisches Krankheitsmuster, wie Krebs oder Nierenversagen, die die Lebensdauer oben begrenzen beendet. Deshalb ist die Nützlichkeit von Lebensdauerstudien begrenzt. Wir sammeln nicht-kranke Organe von den Mäusen am unterschiedlichen Alter, und wir überprüfen auf dem molekularen Niveau, wenn sie das Altern schneller oder langsamer sind, und dieses ist Unabhängiger ihrer Überlebensrate.

LEF: Die Organe, die Sie jetzt studieren, wurden von den verschiedenen Bevölkerungen von Tieren gesammelt und eingefroren für neuere Analyse, ist das korrekt?

Richard Weindruch: Ja und diese sind Gewebe von eine geringe Anzahl Tieren. Eine der faszinierenden Sachen über die Technologie ist, wie wenig Tier-zutierveränderung wir beobachten. Wir beschreiben dieses statistisch in unserem Wissenschafts papier. Die Anzahlen von Tieren, die wir benutzen, sind für alternde Studien, drei Tiere pro Gruppe klein. Aber, wenn Sie Junge mit altem, zum Beispiel oder altem eingeschränktem zur alten Steuerung vergleichen, erzeugen Sie neun paarweise Vergleiche für jeden solchen Gruppenvergleich, und der ist, wie die Daten analysiert werden. Zu vier Tiere pro Gruppe würde zu haben zu eine enorme Explosion von Daten führen die statistisch basiert auf der Qualität der Daten unnötiges ist die wir erhalten.

LEF: Dieses ist ziemlich bemerkenswert, weil die Veränderung des Alterns zwischen Einzelpersonen in einer gegebenen Kohorte notorisch ist.

RW: Recht. Ich würde argumentieren, dass möglicherweise dieses eine Reflexion der Tatsache ist, dass diese Analyse der Genexpression stromaufwärts von vielen folgenden Änderungen ist. Für viele von diesen wurzeln Sie genetische Arten von Änderungen, wenn Sie Ausweg in der Bahn und unter verschiedenen Tieren erhalten, Sie könnte Geräusche, als viel mehr sehen Sie auf dem genetischen Niveau tun.

TP: Recht. Wie die Änderungen wir sehen, dass Ergebnis in der Krankheit oder andere Sekundärendenpunkte viel zwischen Einzelpersonen in der Bevölkerung schwankten, aber der Punkt der auf dem Genexpressionsniveau ist, waren die Mäuse bemerkenswert ähnlich.

LEF: Es schlägt vor, dass, wenn Sie einen 10% Unterschied in der Genexpression zwischen Maus A haben und die Maus B, angesammelt in 30 Monaten, Sie einen enormen phänotypischen (physiologischen) Unterschied aber tatsächlich erhalten, genetisch es einen sehr geringen Unterschied zwischen ihnen gibt.

RW: Das mag gut zutreffen. Auch ich denke, dass unsere Daten, im Großen Teil, die Bedeutung einiger gegenwärtiger Bereiche der Untersuchung im biogerontology validieren, aber werde auch einige andere erschließen, die nicht als möglicherweise so wichtig gegolten haben, wie sie möglicherweise gut sind.

TP: Die Technik ist wirklich ein Durchbruch im Hinblick auf Verständniskrankheiten. Aber auch und am wichtigsten, ist es eine Weise des Messens des Alterungsprozesses. Die einzige Weise, die Sie Altern wirklich behindern können, ist, wenn Sie eine Weise haben, sie zu messen und wir das mit diesem Finden, wir tun schließlich denken.

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LEF: Andere haben versucht zu altern, zu messen, indem sie so genannte „Biomarkers“ des Alterns, Elemente maßen, die mit Alter auf eine Art ändern, die Altern selbst kennzeichnet. In der Vergangenheit sind wieviele altersbedingten Änderungen weiter als ernste Kandidatenbiomarkers für das Altern gesetzt worden?

RW: Ich denke, der abhängt. Die Antwort zu dieser Frage wird stark von der Person beeinflußt, die sie beantwortet.

TP: Es hängt auch an, ob Sie einen molekularen Biomarker bedeuten, im Gegensatz zu einem physiologischen oder Verhaltensbiomarker ab.

LEF: Sagen Sie uns einigen der Probleme der Bestimmung von guten Biomarkers des Alterns und wie Ihre Methode in der Entdeckung von wirklich guten Biomarkers des Alterns helfen kann.

TP: Viele Labors haben behauptet, Biomarkers des Alterns entwickelt zu haben. Das Problem ist, dass jeder dieser Biomarkers normalerweise eine andere Probe miteinbezieht. Einige von ihnen sind biochemisch, einige mit.einbeziehen Verhaltenstests, einige mit.einbeziehen Funktionsprüfungen…

RW: Sie sind normalerweise einzeln.

TP: Ja sind sie einzeln, und sie betrachten einen Aspekt des Alterungsprozesses. Einige von diesen sind gute Biomarkers. Aber ideal sollte man in der Lage sein, viele solchen Biomarkers gleichzeitig zu betrachten, und wir im Allgemeinen hatten nicht die Technologie, zum dies bis vor kurzem zu tun. Eine andere Bedingung für einen guten Biomarker ist, dass es eine Weise geben muss, den Biomarker zu validieren. Das heißt, liegt möglicherweise etwas änderte möglicherweise mit Altern aber nicht am Altern notwendigerweise, oder diese Änderung wäre möglicherweise nicht verursachend. Eine Möglichkeit, auf dieses zu prüfen ist, zu überprüfen, ob Änderungen, die Sie während des normalen Alterns sehen, durch Wärmebeschränkung beeinflußt werden, weil Wärmebeschränkung die einzige Weise ist, Altern in den Säugetieren zu verlangsamen. Nachdem wir diese Biomarkers entdeckten, schauten wir, um zu sehen, wie sie in kalorisch eingeschränkten Mäusen beeinflußt wurden, und wir fanden, dass ein großer Bruch von ihnen durch Wärmebeschränkung verhindert werden, die sie als Biomarkers validiert. Das Endergebnis ist, dass wir Hunderte von den Biomarkers mit der gleichen Technik jetzt gleichzeitig aussortieren können.

RW: Auch ich denke, dass dieser Satz Biomarkers dadurch günstig ist, dass er auf dem Genniveau ist. Ist so nicht nur es molekular, aber, wie ich früher anzeigte, geht es vielen der Sekundäränderungen in den Niveaus des Proteins oder in den Tätigkeiten von Bahnen voraus, also denken wir, die nicht nur dieses eine nahe globale hauptsächlichansicht von Genexpressionsänderungen im Altern erlauben, aber auch uns näher an einem besseren Verständnis des Alterns befördern, da wir und unsere Kollegen sind, durch diese verschiedenen Änderungen zu sortieren und die Experimente zu leiten, die auf diesen Informationen basieren, um zu versuchen, zu erhalten an, welchem dieser Änderungen verursachend sein kann.

LEF: Wie entscheiden Sie, wenn eine Änderung bedeutend ist und welcher Prozentsatz des Genoms erheblich ändert? Welchen Grad an Änderung gilt als bedeutend?

TP: Eine Antwort zu dieser Frage ist die ungefähr 1% der Gene, denen wir Show über eine zweifache Änderung oder höher überprüfen.

LEF: Das auf oder ab zweifach, ist ist das recht?

RW: Recht. Ungefähr 0,9% Prozent jede Weise oder herum 2% von den, die wir betrachtet haben. Von den 6500 oder so Gene haben wir betrachtet, waren ungefähr 58 bis 60 Gene höher in Tätigkeit, eine anderen 58 zweifach, oder 60 waren niedriger in der Tätigkeit infolge des Alterns zweifach.

TP: Berichtigen Sie, aber wir sortierten nur vermutlich Zehntel der Mäusegene aus, also ist- die reelle Zahl vermutlich nah an 600 Genen, die auf oder ab gehen.

LEF: Welcher Bruch der Gene nehmen um mehr als diese zu oder verringern sich durch mehr als dieses Verhältnis? Das heißt, durch zehnfaches oder fünffaches anstelle zweifachen?

RW: Es ist eine sehr kleine Anzahl, aber es ist möglicherweise größer, als wir wissen.

TP: Wir können diese Frage nicht wirklich im Augenblick ansprechen, weil einige der größten Faltenänderungen vermutlich Gene darstellen, die in einem Zustand abwesend waren und im anderen sich darstellen, und es gibt möglicherweise viele von ihnen. Die konnten sehr gute Biomarkers sein.

RW: Es möglicherweise gibt eine technische Frage, die dass ist, wenn das Gen nicht in einem jungen Tier ausgedrückt wird und in einem alten Tier ausgedrückt wird, die Maschine bittet uns, jene Daten nicht anzunehmen. Wir müssen möglicherweise die unter Verwendung der PCR-ansässigen Ansätze weiterverfolgen (sehen Sie Glossar - Ed.), die wir beginnen, zu tun, damit wir nicht viele von diesen verfehlen.

TP: Obgleich es Genabschriften gibt, die die Maschine „abwesend“ auf junge Tiere und „Geschenk“ in den alten Tieren und die andere Art herum nennt, ist es, dass die Tätigkeit wirklich völlig abwesend ist, es ist sehr unwahrscheinlich, gerade dass es eine Empfindlichkeitsgrenze gibt. Wenn die Maschine es nicht ermitteln kann genau genug, nennt sie es „abwesend.“ Die Entdeckungsfähigkeit der Maschine zum Beispiel ist nicht so gut wie etwas wie quantitativer PCR, den wir jetzt tun. Wir gehen zurück zu jenen Markierungen, in denen zum Beispiel die Maschine „nichts“ in den Jungen sagt und „in etwas“ in altem aber über etwas wie eine fünffache Änderung berichtet. Diese so genannte fünffache Änderung bedeutet nichts. Es wäre, dass es wirklich etwas in den Jungen gibt, aber an einem sehr niedrigen, und dann gibt es etwas wie Falte 50 mehr im alten. So führen wir einige unabhängige Tests durch. Eine Änderung mit 50 Falten würde besser sein. Es gibt Hunderte von den Genen für jedes Gewebe, das auf und ab in Ausdruck geht, der als Biomarkers verwendet werden kann. Die, die, in meiner Ansicht besonders gut sein werden, sind die, die sich linear mit Altern erhöhen und große Zunahmen zeigen, weil ist, was diese bedeutet, dass wir Tiere während eines Teils ihrer Lebensdauer, wie sechs Monate oder ein Jahr vermutlich überprüfen können, zum, wenn irgendein Mittel Altern, beeinflußt im Gegensatz zu der Aufwartung zu bestimmen, dass 30 Monate eine volle Lebensdauerstudie durchführen.

RW: Welches durch das Vorhandensein von Krankheiten erschwert würde. So möglicherweise träte die optimale Probe möglicherweise, zum eines Bewerbermittels zu prüfen sagen wir fünf Monate dauern und an zwischen 20 und 25 Monaten des Alters in einer Maus auf. Ich denke gerade heraus lautes, es brauche, nicht so genau zu sein.

TP: Das Ziel ist, die Dauer zu verringern, die erforderlich ist auszuwerten, wenn irgendeine experimentelle Annäherung, einschließlich etwas Drogenmanipulation oder Genmanipulation, Altern beeinflußt. Wir müssen Biomarkers finden, die erheblich monatlich ändern, damit in einige Monate wir wissen können, wenn eine Droge arbeitet.

RW: Und wir wissen auch, ob es an einer Gewebe-spezifischen Basis arbeitet und der ein kritischer Punkt ist. Wir sind, sehr bald zu wissen, die Systeme in jedem der Gewebe oben-reguliert oder unten-reguliert werden, die wir betrachten und sind, zu bestimmen, welche von denen unter Geweben geteilt werden.

TP: Unser Ziel im Augenblick, das wir denken, sollte die Priorität sein, ist, drei oder vier postmitotic Gewebe zu überprüfen und nach Änderungen in der Genexpression zu suchen, die unter Geweben betreffend Altern geteilt werden. Wir fordern, dass jene Änderungen möglicherweise verursachend wären und dass sie deshalb die grundlegenden Mechanismen des Alterns aufdecken.

LEF: Können Sie machen irgendwelche Vorhersagen über, wievieler Kern, verursachende Änderungen in der Genexpression dort möglicherweise wäre?

RW: Eine Antwort zu dieser Frage erfordert wirklich Analyse von mehrfachen Geweben, also sollte die Antwort in einige Monate kommen.