Назад
Используя машинное обучение, исследователи создали инструмент, который может помочь врачам увеличить продолжительность здоровой жизни людей.
Новый тип возрастных "часов" может оценивать хроническое воспаление, чтобы предсказать риск развития возрастных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые и нейродегенеративные расстройства. Часы измеряют "биологический возраст", который учитывает состояние здоровья и может быть выше или ниже хронологического возраста человека.
Воспалительные часы старения (iAge), о которых 12 июля сообщается в журнале Nature Aging, являются одним из первых инструментов такого рода, использующих уровень воспаления для оценки состояния здоровья. Другие возрастные часы используют эпигенетические маркеры - химические группы, которые по мере старения человека помечают его ДНК и передаются по наследству при делении клеток. Исследователи, разработавшие iAge, надеются, что, поскольку воспаление поддается лечению, этот инструмент может помочь врачам определить, кому будет полезно вмешательство, что потенциально может продлить количество здоровых лет жизни человека.
Исследование "еще раз подтверждает тот факт, что иммунная система имеет решающее значение не только для прогнозирования нездорового старения, но и как механизм, приводящий его в движение",
- говорит Вишва Дип Диксит, иммунобиолог из Йельской школы медицины в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, который не принимал участия в этом исследовании.
Сохраняя время
В основе iAge лежит идея о том, что с возрастом в организме человека возникает хроническое системное воспаление, поскольку клетки повреждаются и выделяют молекулы, вызывающие воспаление. В конечном итоге это приводит к износу тканей и органов. Люди со здоровой иммунной системой могут в определенной степени нейтрализовать это воспаление, в то время как другие стареют быстрее.
Для разработки iAge команда, включающая системного биолога Дэвида Фурмана и сосудистого специалиста Назиша Сайеда из Стэнфордского университета в Калифорнии, проанализировала образцы крови 1001 человека в возрасте 8-96 лет, участвующих в проекте "1000 иммуномов", цель которого - изучить, как признаки хронического системного воспаления меняются с возрастом. Исследователи использовали хронологический возраст участников и информацию о состоянии здоровья, а также алгоритм машинного обучения, чтобы определить белковые маркеры в крови, которые наиболее явно сигнализируют о системном воспалении. В частности, они выделили белок, сигнализирующий об иммунитете, цитокин CXCL9, который в основном вырабатывается внутренней оболочкой кровеносных сосудов и связан с развитием сердечных заболеваний. Сайед говорит, что CXCL9, являющийся ключевым компонентом iAge, придает новое звучание выражению "вы стары лишь настолько, насколько стары ваши сосуды".
После разработки iAge исследователи протестировали его, взяв кровь у 19 человек, доживших как минимум до 99 лет, и используя этот инструмент для расчета их биологического возраста. Согласно пресс-релизу, у столетних людей iAge был в среднем на 40 лет меньше, чем их реальный возраст, что соответствует идее о том, что люди со здоровой иммунной системой, как правило, живут дольше.
Щадящее старение
Ученые давно изучают идею возрастных часов как предиктора того, насколько здоров человек. Исследования в этой области, основанные на эпигенетике, показали некоторые перспективы, но Мария Миттельбрунн, молекулярный биолог из Автономного университета Мадрида, говорит, что оценка биологического возраста человека путем измерения эпигенетических изменений в его ДНК может быть сложной. Измерение воспаления с помощью анализа крови было бы проще, что делает такой инструмент, как iAge, более практичным для клинической практики.
Фурман надеется, что iAge и другие возрастные часы, основанные на воспалении, позволят также применять персонализированные методы лечения. Исследуя CXCL9 как биомаркер системного воспаления, Фурман и его коллеги выращивали эндотелиальные клетки человека из которых состоят стенки кровеносных сосудов и искусственно состаривали их, позволяя им многократно делиться. Исследователи увидели, что высокий уровень белка привел клетки в дисфункциональное состояние. Когда команда выключила экспрессию гена, кодирующего CXCL9, клетки восстановили свои функции, что говорит о том, что вредное воздействие CXCL9 может быть обратимым.
Если воспаление поймать на ранней стадии, "это одно из лучших средств лечения", - говорит Миттельбрунн. "Мы разработали удивительные противовоспалительные средства и я думаю, что это тот биологический процесс, о котором у нас много знаний и на который мы можем легко воздействовать". Например, исследователи давно знают о салициловой кислоте (исходный материал для изготовления аспирина), а совсем недавно разработали ингибиторы JAK/STAT для лечения воспалительных заболеваний, таких как ревматоидный артрит.
Сайед представляет себе будущее, в котором любой человек сможет регулярно проходить профилирование воспалительных биомаркеров, чтобы следить за риском развития возрастных заболеваний. "Если мы сможем контролировать старение более эффективным способом", - говорит он, - "я думаю, мы сможем сделать процесс старения более щадящим".
