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2013年的综述，有够老了，简单读一读，筛选一些知识补充自己还是可以的

abstract：

正常衰老与所有器官系统的各种生理变化有关，但这些变化的速度和程度在个体之间有显著差异。衰老研究的一个方面是关注随着人类年龄增长而发生的变化的分子图谱。这种侧写对疾病的预防和治疗有意义。新的高通量“组学”技术(如基因组学、代谢组学、宏基因组学和转录组学)使这些分子变化的详细研究成为可能，从而揭示了随着年龄变化的生物路径的信息。

导言：
衰老是一个复杂的多因素过程，分子、细胞和器官随着时间的推移受到损害，导致其相应功能丧失、发病率增加，最终死亡。目前有关衰老的分子途径的认知，在很大程度上来自于对简单模型生物(如酵母和线虫)寿命/生存/衰老相关的研究；这些途径在哺乳动物中是保守的，因此可能与人类衰老有关。人类寿命的遗传率仅为25%左右，说明寿命在很大程度上不是由基因决定的。这表明，与年龄相关的死亡率可能受环境、表观遗传、翻译后、微生物和生活方式等因素综合作用的分子变化的影响。老化研究领域寻求生理老化的生物学基础，以及导致发病率和寿命多样性的危险因素(分子的或其他的)。
大规模高通量技术,使得我们在全基因组或在“上帝视角”的层面进行研究——通常被称为“组学”的方法使它有可能考虑这样的问题：是与年龄相关的DNA甲基化常数随时间的变化和有与年龄相关的基因表达变化共同组织?绘制随年龄变化的分子图谱只是揭示衰老生物学的一个小组成部分，但对人类的这种组学研究可以帮助该领域，并可以帮助获得生物标志物谱，用于预测和监测与年龄相关的生理衰退和疾病。在这篇《进展》的文章中，我们讨论了应用这些技术来观察人类衰老过程中的分子变化所取得的最新进展。现有的老龄化理论超出了本文的范围。我们也不讨论遗传变异在衰老中的作用或决定衰老和寿命的途径的基因组研究。
表1,2中总结了一些组学研究的代表性例子。除了一系列组学方法外，还需要不同的研究设计来研究人类老化，以识别与老化相关的分子变化，其中一些研究设计可以帮助建立因果关系(BOX 1)。

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Somatic mutations 体细胞突变

一段时间以来，人类核基因组和线粒体基因组的体细胞突变与衰老有关。基因组学方法的进展，如下一代测序和使用单核苷酸多态性(SNP)阵列对大量个体进行基因型化，为衰老背景下的体细胞突变提供了进一步的见解。例如，最近的两项研究使用了全基因组关联研究(GWASs)的数据(包括>10万参与者的数据)来观察大型结构异常;作者发现克隆嵌合体核型异常随着年龄的增长和在癌症中更加频繁。
此外，使用基于阵列的SNP数据或下一代测序的研究表明，体细胞线粒体DNA (mtDNA)突变的积累随着年龄和年龄相关疾病的增加而增加。线粒体基因组的所有区域都受到影响，但这些与年龄相关的变化只在某些组织中可见，而不是在所有年龄范围内。另一项使用深度测序技术的研究表明，服用抗逆转录病毒药物的患者会逐渐积累体细胞mtDNA突变。这些患者表现出与衰老过程类似的生理变化，通常会导致多器官的进行性恶化，而这种情况通常只在晚年才会出现。这些观察进一步证实了体细胞mtDNA突变在衰老过程中发挥作用的观点。

Transcriptomics 转录组

转录组学——使用微阵列技术，以及最近的RNA测序技术(RNAseq)——多年来一直被用于研究衰老。大多数转录组学研究试图识别随着年龄增长而有差异表达的基因，主要采用横断面研究设计。为了说明使用的组织、平台和样本大小的范围，我们选择了一些转录组学研究的例子(表2)。对于人体研究来说，很难获得足够的组织进行分析，这导致研究的样本很小数量和潜在的有限的发现能力。许多数据较多的研究都集中在血液上，而血液很容易获取。这增加了解释的复杂性，因为在全血中发现了不同的细胞类型;还应考虑到它的细胞组成可能随着年龄的增长而改变。由于转录组学和组学的复杂性，在血液中观察到的与年龄相关的变化可能不能反映在其他组织中发现的变化。细胞类型的异质性也可能影响发现其他复杂组织(如皮肤)基因表达变异的能力。
一些研究将正常衰老的个体与有早衰综合征的年轻患者进行了比较，发现两者的大多数与年龄相关的表达变化是相似的。最近，一项与年龄相关的基因表达谱的荟萃分析试图确定组织和物种之间衰老的共同特征。通过对小鼠、大鼠和人类的实验发现，随着年龄的增长，73个基因的表达始终存在差异。其中APOD (APOD)表达增加最多，APOD与神经退行性疾病有关。随着年龄的增长，基因表达改变最多的遗传类别与免疫反应有关，包括补体激活、溶酶体抗原加工、凋亡和抗凋亡途径。到目前为止，在人类血液研究中发现的许多表达变化也在淋巴细胞和免疫系统相关的基因中发现。一些对长寿家族血液中基因表达的研究也表明，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)通路与人类长寿有关，这与模型生物中的发现一致。
另一个被研究的组织是大脑。例如，一项对死后大脑切片的多个部位进行采样的研究表明，大脑区域特异性的变化以及突触相关基因表达的变化。其他的变化，包括线粒体基因的下调，已经在各个组织中被发现。人们一致认为，基因表达随年龄的变化通常是组织特异性的，尽管这可能是样本量小和研究能力不足的结果。
另一个挑战是复制，要么是由于很难找到其他队列，同样的组织是可用的，要么是由于使用不同的微阵列平台;RNA-seq数据可以部分解决平台问题。目前的基因表达阵列数据也受到限制，因为它们没有提供需要不同阵列的microRNAs(miRNAs)的信息。最初的研究表明，mirna在人类衰老和长寿过程中发挥了作用。尽管可能需要不同的预处理，RNA-seq数据可以用于检测mirna，也将有助于克服微阵列所遭受的对低丰度转录本缺乏敏感性。RNA-seq还可以提供剪接和等位基因特异性表达的信息;研究转录组在这个增加的细节水平是至关重要的进一步了解衰老。目前，RNA-seq协议还没有标准化，这项技术的全部潜力还没有确定。重要的是，单一水平的组学数据——比如转录组学——不能单独表明发现的变化是因果关系还是老化的结果。区分因果关系需要整合多水平的基因型、转录组、表观遗传学、蛋白质组和表型数据。

DNA methylation DNA甲基化

基因表达受组蛋白修饰和DNA甲基化等表观遗传因素的调控，目前对生命过程中DNA甲基化的研究很有兴趣。DNA甲基化分析技术已经取得了相当大的进展，现在可以进行高通量分析。在基于序列的方法和基于阵列的方法之间的选择取决于需要测试的样本的数量，可用DNA的质量和数量，以及所需的覆盖范围和分辨率。
首先要解决的问题之一是DNA甲基化是否会随着年龄的增长而改变。使用Illumina公司生产的Infinium BeadChip阵列(即Infinium 27k和Infinium 450k阵列)，DNA甲基化的变化已经被证明发生在细胞衰老和体内衰老过程中。迄今为止产生的大多数数据都是基于这些阵列，这些阵列偏向于基因启动子，因此这些发现不能外推到整个基因组。一项亚硫酸氢盐全基因组测序研究比较了新生儿脐带血和百岁老人外周血，发现极端年龄人群的整体甲基化和CpG岛启动子高甲基化总体显著降低，证实了阵列研究的结果。然而，这项研究还发现，许多随年龄增长而出现的甲基化变化都发生在重复DNA上，而这并没有被DNA阵列所覆盖。到目前为止，可以确定的甲基化随年龄变化的主要位点是那些在发育过程中发挥作用的基因启动子，或者在大脑和血液中的细胞老化中具有已知功能的基因启动子。应该注意,预定的DNA甲基化变化导致基因表达模式重要的分化和发展,以及应激反应(例如,感染),但随机DNA甲基化随时间发生变化,或由于损伤也可能与年龄有关。一项横断面研究观察了儿科(3-17岁男孩)和成年人的DNA甲基化，发现27000个位点中有2078个与年龄相关。成人人群中年龄相关DNA甲基化变化的荟萃分析(N = 1158)显示，儿童群体中74.0%的年龄相关基因座在儿童期的变化比成年期大得多，儿童的DNA甲基化变化率比成人高3到4倍23。这些结果表明，随着年龄的增长，一些关键的甲基化变化是程序化的，发生在生命早期阶段;相比之下，成年期甲基化的变化可能是损伤积累和相应转录反应的结果。对这一儿童群体的生物信息学分析表明，DNA甲基化变化在具有发育和免疫系统功能的基因上丰富，支持了这样的观点，即这些变化可能是发育计划的一部分。DNA甲基化的纵向研究评估了基因同卵双胞胎的候选基因和LINE1重复(长穿插元素)，报告了10年间甲基化的变化与横断面研究中观察到的变化模式相似:随着时间的推移，有一个独立的随机DNA甲基化变化的积累。
最初，人们普遍认为，在基因表达研究中，一种组织类型的DNA甲基化研究结果不会转化为其他组织。然而，全血中与年龄相关的甲基化区域不仅在特定的造血细胞类型中被复制，而且在颊细胞中也被复制。另一项研究还发现，大脑和血液之间的平均甲基化水平和年龄甲基化相关性都被很好地保存了下来。这些研究支持年龄相关的DNA甲基化变化通常在同一个体的组织中共享的观点25，尽管还需要更多更大的研究来证实这一点。
应该注意的是，大多数在血液中进行的研究都没有对血细胞计数进行校正，这就引入了错误。尽管如此，跨组织研究结果表明，研究结果可能是可靠的。例如，最近的一项研究应用了一种整合DNA甲基化的新算法通过与癌症和衰老相关的蛋白质相互作用网络;其目的是确定与这两个过程相关的特定路径(即“热点”)。该分析揭示了组织独立的差异甲基化热点富集于干细胞分化途径;该结果在包含1000多个不同组织类型样本的独立数据集中得到验证，并且对血细胞计数的调整是稳健的。
一个关键的问题是，“甲基组”的变化是否与人类转录组的变化相对应。这似乎是通常情况下甲基化位点检查的阵列，它们大多映射到基因启动子;据报道，在全血研究中，具有年龄相关表达谱的基因更有可能具有附近的年龄相关甲基化标记物。甲基化水平和转录之间的关系需要在其他组织中进行检查，以确认这些发现的普遍有效性。
一些DNA甲基化变化也与年龄相关的表型有关。在一项研究中，不仅调查了年龄，还调查了与年龄相关的表型，如淋巴细胞的端粒长度、血压、肺功能、握力、骨密度，以及母亲和父亲的寿命，DNA甲基化变化与年龄相关的性状强烈且独立相关，支持甲基化状态的某些变化与生物衰老有关的观点对甲基化变化的表观基因组扫描发现了数百个主要的高甲基化区域，其中只有一个(TBX20)与年龄相关的表型(即母亲寿命)相关29。有趣的是，TBX20编码一种参与心脏发育的转录因子。

Metabolomics and ageing 代谢组与老化

衰老的生物化学是复杂的，蛋白质、核酸和脂质发生了重要的变化。代谢组学研究的是由治疗引起的变化，或由表型引起的变化，或与表型有关的变化。它的目的是分析存在于生物样本(如血清或尿液)中的所有低分子代谢产物。目前，基于平台的代谢物分析可以评估数百个分子，但没有一项技术可以测量完整的代谢物组。核磁共振(NMR)或质谱(MS)可用于非靶向代谢组学，适用于检测样品之间的新差异，如疾病与健康样品(代谢组学技术)。
一些研究分析了代谢物随年龄的变化。一项对269人进行的研究使用了200多种代谢物，结果显示其中51种代谢物与年龄显著相关。一项对2162名年龄范围广泛(32-81岁)的健康个体进行的研究使用了Biocrates小组(主要测量与脂质和碳水化合物代谢相关的标记物)的131种代谢产物，表明了代谢谱——尤其是与不完全线粒体脂肪酸氧化相关的谱——与33岁的年龄密切相关。更广泛的Metabolon面板(包含456个代谢物)也被用于英国6055对双胞胎的发现样本中代谢谱随年龄的表征，而关键发现在德国的887个个体中得到了重复。这项研究鉴定了一种c -糖基化色氨酸(C-glyTrp)，它的存在与年龄和衰老特征高度相关，如肺功能、骨密度和血压。C-glyTrp也与出生体重(这是一个众所周知的健康老龄化的发展决定因素)和同卵双胞胎的出生体重不一致有关:它的循环水平与翻译延伸因子2 (WDR85)调控子启动子的甲基化有关，这为“成人疾病的发育起源”假说提供了一个潜在的机制。通过脂质组研究，荷兰的一项研究将1526名90岁以上的中年后代与675名对照组后代进行了比较，发现128种脂质物种中有19种与家族寿命显著相关。这些发现表明，提高抗氧化能力和更有效的β-氧化功能可能是延长人类寿命的原因。

Future directions and challenges

宏基因组。在老龄化研究领域，有几个组学研究领域的兴趣日益增长。人类肠道微生物群由数十亿微生物(“微生物组”)组成，它们的集体基因组通常被称为“宏基因组”。由于微生物组影响宿主生理，与年龄相关的肠道微生物组组成的差异和微生物组多样性的减少(可能是由于老年人环境的变化)可能与疾病和虚弱的进展有关。例如，最近的一项研究发现，微生物群组成(衍生的从16S基因测序)和虚弱，共病，营养状况和炎症标志物。事实上，人类和细菌的共同进化使得这种共生关系有可能延伸到衰老过程。随着这一领域的发展，评估元基因组在老年人健康状况中的作用，并评估其随时间的变化及其与饮食、药物和其他环境变量的关系将变得越来越可行
蛋白质组学。人们期待已久的研究领域之一是蛋白质组学;事实上，一些直接和间接的蛋白质组学方法在研究衰老方面显示出很大的希望。例如，糖基化是翻译后修饰(PTM)中唯一可以对蛋白质产生重大结构变化的修饰，而评估糖基化的技术最近变得非常高。新出现的工作包括对不同年龄组健康人血清糖蛋白(包括免疫球蛋白)的n -聚糖进行分析，结果显示随着年龄的增加，n -聚糖发生了实质性的变化。重要的是，n -聚糖水平也与人类寿命相关，其中一种与长寿相关的聚糖还与心血管疾病有关。由于可以通过高通量分析分析其他PTMs，如瓜氨酸化、交联、异构化、亚硝基化、糖基化和磷酸化，因此可以探索进一步的途径。
集成。在老龄化背景下，组学研究面临的主要挑战之一是整合不同类型的数据。这种整合应该包括对相关路径的网络分析和注释，以及与影响路径的关键环境因素(如营养和其他生活方式因素)的相互作用。这些因素可以改变动态分子组学测量，但尚未纳入老龄化的组学研究。其他障碍包括技术限制、批量效应、组织之间的差异和未复制的假阳性结果。所有的组学技术都涉及全基因组或半基因组的方法或广泛的小组(例如代谢物或聚糖)，因此需要严格的显著性阈值指南和重复的需要，以避免报告假阳性。此外，为了评估哪些分子标记在衰老过程中具有重要作用，而不仅仅是衰老过程的结果，功能研究和纵向队列研究(可以区分与衰老相关的变化是发生在，或发生在，与年龄相关的特质)将是至关重要的。
对于一些组学，如糖组学、代谢组学和宏基因组学，已经观察到明显的年龄相关性，但仍有许多数据有待收集和分析。对于转录组学的研究，目前的总体情况是随着年龄的增长有实质性的变化，但到目前为止，这些变化主要是组织和物种特异性的变化。此外，在转录组中看到的变化并不总是反映在蛋白质水平上发生的情况。最近一些最重要的进展来自DNA甲基化研究，其中大量研究表明，尽管需要全面的纵向数据，但组织间的一致性模式和强烈的年龄依赖性。迄今为止的研究报告表明，组学技术越来越重要，是我们理解老龄化复杂性的令人兴奋的工具。