狗狗1岁相当于人类几岁

有一种说法,“狗的年龄乘以7,对应相应人类的年龄”。这种说法属实吗?

最近,研究者创建了一个寡核苷酸捕获系统来表征犬类DNA甲基化组,以所有哺乳动物中保守的基因组同义区域为靶标。跨物种比较揭示了非线性的表观遗传学特征,该特征与人类、狗、小鼠生命的进程一致。这种保守的信号主要出现在发育基因的模块中,团队依此构建了一个保守的“表观遗传时钟”衰老模型,该模型可以运用在不同物种之间。

该研究由加州大学圣地亚哥分校Trey Ideker教授领导进行,通过用特定设计的CpG寡核苷酸探针捕获体系来得到高质量的甲基化数据,并能直接比对到人甲基化组。通过将每个狗的甲基化组与最接近的人相应的甲基化组进行对比,发现狗在其寿命中的老化是一种非线性的保守过程,幼犬的重塑较快,而成年犬的重塑速度明显减慢。

所有哺乳动物都经历着相似的从胚胎,出生,婴儿,青春期,成熟和衰老的生命周期。鉴于狗与人类的亲密关系,生活环境和化学暴露与人类非常相似,能获得类似人类水平的健康保健和医疗干预措施。尽管狗不同品种间表观差异与寿命差异较大,但绝大部分品种具有与人类类似的发育,生理和病理轨迹。

为比较狗和人类一生中基因组发生的甲基化变化,以确定与年龄相关的保守变化,该研究团队开发了一种同亚硫酸氢盐测序(SysBS)方法。基于SyBS方法,研究人员对104只狗的甲基化组进行了表征,这些狗都是拉布拉多犬,并且在所取样的狗狗血液年龄从0.1岁到16岁,横跨了其寿命周期。文库测序深度达1633X,其中有9条狗因为测序深度不够而被排除。

捕获的CpG位点横跨基因组,并且对包括外显子,转录起始位点和CpG岛的基因组区域进行了富集。捕获的CpG上的甲基化值与用WGBS方法所获得结果一致,并且重复性极好。为了进行比较,整合了此前发表的来自1至103岁之间的320个人的血液甲基化组数据。基于这些数据,确定了两个物种中54,469个CpGs,因此能够进行生命过程中系统化的表观遗传变化的研究。

为了研究在狗和人类中保守的甲基化变化是否随着年龄的增长而遵循恒定一致的变化速率,研究人员将每只狗的年龄与人的平均年龄通过甲基化组相似性比较,绘制了一个公式(人的年龄=16 ln(狗的年龄)+31),可以将狗的年龄与人类年龄进行匹配。结果表明,甲基化组变化不是按照线性1:7的比率随时间而进行的。

幼犬和年轻人、老年狗和老年人的甲基化组最为相似,表明物种间甲基化变化的保守性。与人类相比,在狗年幼时的衰老速度更快。例如狗的8周相当于人9个月,狗的12岁相当于人的70岁。

此外,研究人员将好莱坞巨星汤姆·汉克斯的年龄跟拉布拉多做了对比,从图3中可以看出,两岁的拉布拉多的生物学年龄已经到中年了,相当于人类的42岁。

综上所述,甲基化组可用于将一种生物(即狗这样的模型物种)经历的与年龄有关的生理学定量地转化为第二种生物体中与生理学最相似的年龄(第二种模型或人类)。这些结果使甲基化基因组不仅可以按照通常的表观遗传时钟研究作为单个物种中年龄的诊断读数,还可以用于年龄和衰老的生理状态的跨物种翻译。这种翻译提供了一种令人信服的工具,以期了解衰老并确定干预措施,从而最大限度地延长健康寿命。

参考文献:

Wanget al., Quantitative Translation of Dog-to-Human Aging by Conserved Remodelingof the DNA Methylome, Cell Systems (2020),https://doi.org/10.1016/j.cels.2020.06.006

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