Rimuovere cGAS accelera l'invecchiamento: scoperto il suo ruolo nascosto di guardiano del genoma

L'infiammazione cronica di basso grado, o inflammaging, favorisce molte malattie legate all'età. Il sensore citosolico di DNA cGAS e il suo partner STING sono diventati bersagli geroprotettivi interessanti perché reagiscono al DNA vagante proveniente dai mitocondri e dai retrotrasposoni LINE1. Tuttavia, i topi knockout (KO) per cGAS, che sono vitali e hanno un aspetto sano, non erano mai stati seguiti fino alla vecchiaia. Questo studio lo fa e rileva che la rimozione di cGAS accelera l'invecchiamento anziché rallentarlo.

L'istologia dei topi cGAS KO anziani ha mostrato danni in diversi organi. A 18 mesi, i polmoni presentavano maggiore infiltrazione immunitaria e fibrosi collagene (tricromica di Masson, WT n=8, KO n=12), i fegati avevano più cellule CD45+, accumulo di reticolina e steatosi, e i pancreas più aggregati infiammatori. Le ovaie erano più fibrotiche già a 9 mesi e in nessun organo sono emersi segni di infezione. L'indice di fragilità era più alto nei topi KO (WT n=68, KO n=24), a causa di condizione corporea, cifosi, piloerezione e tremori. I maschi KO erano più pesanti. La sopravvivenza mediana è scesa da 2,01 anni nei topi WT (n=99) a 1,64 anni nei topi KO (n=76), circa il 18% in meno.

L'RNA-seq dei fibroblasti polmonari primari di maschi di 12 mesi (KO n=6, WT n=5) ha individuato 168 geni sovraespressi e 86 sottoespressi. I geni sovraespressi erano arricchiti in processi infiammatori e componenti dell'inflammasoma, tra cui Aim2, Nlrp3, Nlrp1a/b e Casp1. La RT-qPCR ha confermato livelli più alti di Aim2, IL-18, IL-1β, NF-κB e TNF nel polmone. Il siRNA contro Aim2 ha normalizzato Aim2 e Nlrp3 ma non TNF né NF-κB, quindi la via di segnalazione di NF-κB viene indotta indipendentemente dall'inflammasoma. La senescenza non sembrava essere il principale fattore determinante.

L'origine probabile è LINE1. Le famiglie L1 giovani (L1MdA_I, L1MdFanc_I/II) erano sovraespresse e i trascritti L1MdA erano elevati in polmone, rene, fegato e cervello. Le cellule KO mostravano cDNA di L1 citoplasmatico, più proteina ORF1p e più foci di danno al DNA γH2AX/53BP1. Nelle MEF wild-type, il knockdown di cGAS ha aumentato l'mRNA di L1MdA di quasi quattro volte, mentre l'inibitore della sintesi di cGAMP RU.521 no. Il ripristino di cGAS nelle cellule KO ha ridotto l'mRNA di L1 e IL-1β. I topi STING KO e PYHIN KO mantenevano LINE1 represso.

L'ATAC-seq (n=4 per gruppo) ha individuato 185.219 regioni di cromatina aperta, di cui 1.392 diventavano più aperte e 200 meno aperte nelle cellule KO. Le regioni aperte includevano il locus AIM2 e i promotori di geni infiammatori, erano arricchite in motivi di Spi1/PU.1 e mostravano i maggiori incrementi negli elementi L1Md evolutivamente giovani. Gli autori riportano inoltre una ridotta metilazione del DNA dei trasposoni, un alto livello di cDNA di L1 citoplasmatico e un profilo di eterocromatina H3K9me3 appiattito, a indicare che cGAS nucleare contribuisce a mantenere l'eterocromatina indipendentemente dalla sua funzione di sensore o dalla sua attività catalitica.

Il lavoro suggerisce che la perdita ampia o permanente di cGAS non sia una strategia geroprotettiva sicura e che gli inibitori catalitici possano comportarsi diversamente dalla delezione. Tra i limiti: dati solo nel topo, KO germinale anziché inibizione farmacologica parziale, campioni ridotti nei saggi molecolari (n=3-6) e un ruolo di Spi1 nella fibrosi solo dedotto e non verificato.