Το «ρολόι γήρανσης» χρησιμοποιεί AI για την πρόβλεψη της ανοσολογικής υγείας, της έναρξης της νόσου

ψηφιακά και αναλογικά ρολόγια σε τοίχο

  • Ένα νέο βιολογικό ρολόι βασίζεται σε βιοδείκτες που σχετίζονται με το ανοσοποιητικό για να εντοπίσει τα πρότυπα και τον κίνδυνο χρόνιας φλεγμονώδους νόσου και την ευημερία του ανοσοποιητικού συστήματος.
  • Αναλύοντας δείγματα αίματος από 1,001 άτομα ηλικίας 8–96 ετών, η μελέτη διαπίστωσε μια σχέση με το φλεγμονώδες ρολόι γήρανσης (iAge) με τη συνολική νόσο, τη μακροζωία και την ανοσολογική επιδείνωση.
  • Το iAge προβλέπει την πολυμορφία - τη συσσώρευση πολλαπλών χρόνιων φλεγμονωδών ασθενειών, τη μακροζωία και την ανοσοαπόκριση - δηλαδή, την ηλικιακή επιδείνωση και την ακατάλληλη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος.

Οι επιστήμονες έχουν δημιουργήσει έναν αλγόριθμο τεχνητής νοημοσύνης που ονομάζεται «φλεγμονώδες ρολόι γήρανσης (iAge)» που μπορεί να προβλέψει φλεγμονώδεις ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία και να μετρήσει τη συνολική υγεία του ανοσοποιητικού συστήματος.

Η συστηματική χρόνια φλεγμονή έχει κοινές συσχετίσεις με πολλές ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία, συμπεριλαμβανομένων των καρδιακών παθήσεων, του καρκίνου και των νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως το Αλτσχάιμερ. Αυτό οφείλεται στα αυξημένα επίπεδα μορίων που εμπλέκονται στις φλεγμονώδεις διεργασίες που συσσωρεύονται με την ηλικία, προκαλώντας μακροχρόνια βλάβη στο σώμα.

Ο αλγόριθμος για το iAge προέρχεται από μια βαθιά εξέταση πολλών δεικτών ανοσοποιητικού συστήματος στο αίμα, καθώς και από τον προσδιορισμό των μετρήσεων και των προτύπων που σχετίζονται με αυτήν τη χρόνια φλεγμονώδη απόκριση.

Η βαθμολογία iAge παρέχει στα άτομα την ηλικία τους με βάση την ανοσολογική υγεία και τα φλεγμονώδη επίπεδα, σε σύγκριση με ένα σύνολο τιμών αναφοράς και σε σχέση με την ηλικία τους σε χρόνια. Η υψηλότερη βαθμολογία iAge δείχνει αυξημένο δυναμικό για ασθένεια, ενώ μια χαμηλότερη βαθμολογία υποδηλώνει ένα σχετικά υγιές ανοσοποιητικό σύστημα.

Οι ερευνητές περιγράφουν τα οφέλη και τη λειτουργία της συσκευής σε πρόσφατη εργασία στο περιοδικό Nature Aging. Ο Nazish Sayed και ο Yingxiang Huang, από το πρόγραμμα Stanford 1000 Immunomes στη Σχολή Ιατρικής του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια, συνήγησαν τη μελέτη.

Η Edifice Health, η εταιρεία βιοτεχνολογίας που ανέπτυξε αυτό το ρολόι, δηλώνει ότι έχει δημιουργήσει επίσης μια λίστα προτεινόμενων ενεργειών, όπως «συγκεκριμένοι συνδυασμοί συμπληρωμάτων διατροφής, διατροφικών φαρμάκων, ιατρικών τροφίμων, συνταγογραφούμενων φαρμάκων και τροποποίησης του τρόπου ζωής» για την αντιμετώπιση και μείωση του iAge ενός ατόμου σκορ.

Τιμές αναφοράς για το iAge

Για να δημιουργήσουν ένα σημείο σύγκρισης για το iAge, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν δεδομένα από το Stanford 1000 Immunomes Project, το οποίο συνέλεξε δείγματα αίματος από μια 9χρονη διαμήκη κοόρτη 1,001 ατόμων ηλικίας μεταξύ 8 και 96 ετών.

Το έγγραφο σημειώνει ότι σε αντίθεση με την οξεία φλεγμονή, η οποία συχνά οφείλεται σε μόλυνση και για την οποία οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει συγκεκριμένα μόρια που σχετίζονται με την απόκριση, η χρόνια φλεγμονή δεν έχει καθορισμένο σύνολο βιοδεικτών που να συνδέονται με αυτήν την απόκριση.

Εξετάζοντας αυτά τα δείγματα αίματος και προσαρμόζοντας την ηλικία, το φύλο, τον δείκτη μάζας σώματος και άλλους βιολογικούς παράγοντες, οι επιστήμονες μπόρεσαν να πραγματοποιήσουν μια βαθύτερη ανάλυση του ανοσοποιητικού συστήματος και να εντοπίσουν πιθανούς βιοδείκτες.

Τι βιοδείκτες προβλέπει το iAge;

Με μια μη γραμμική μέθοδο σύγκρισης, η βαθμολογία iAge συσχετίστηκε με πολλαπλές μετρήσεις φλεγμονής όπως μετρήθηκαν από τα επίπεδα των παρόντων μορίων του ανοσοποιητικού συστήματος και των σχετικών οδών τους.

Πολυμορφία

Η πολλαπλή υγρασία αναφέρεται στη συσσώρευση πολλαπλών χρόνιων φλεγμονωδών ασθενειών.

Η πολλαπλή υγρασία και το iAge έδειξαν ισχυρή συσχέτιση. Για άτομα ηλικίας άνω των 60 ετών, μια αύξηση στο iAge είχε συσχετίσεις με αύξηση της πολυμορφίας. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι η συνολική ποσότητα ορισμένων κυττάρων Τ και Β κυττάρων, τα λευκά αιμοσφαίρια που παίζουν ρόλο στην ανοσοαπόκριση, έδειξαν παρόμοιο συσχετισμό.

Μακροβιότητα

Για μια ομάδα συμμετεχόντων ηλικίας 100 ετών και άνω, οι επιστήμονες συνέκριναν το iAge με την πραγματική ηλικία τους. Από τους 19 συμμετέχοντες, το 68% παρουσίασε σχετικά χαμηλή βαθμολογία iAge, ενώ μόνο το 31% ήταν στην ομάδα υψηλού επιπέδου. Σε σύγκριση, μια ομάδα ελέγχου ηλικιωμένων ενηλίκων διαπίστωσε ότι μόνο το 23% των ατόμων είχαν χαμηλή βαθμολογία iAge.

Οι συμμετέχοντες ηλικίας 100 ετών και άνω εμφάνισαν χαμηλότερο iAge με σημαντικά χαμηλότερο ρυθμό, υποδηλώνοντας ότι «το iAge σχετίζεται με εξαιρετική μακροζωία».

Ανοσοεκφυλισμός

Η ανοσοαισθησία περιγράφει την επιδείνωση και την ακατάλληλη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος που έρχεται με την ηλικία.

Η πρωτεΐνη CXCL9, η οποία έχει συνδέσμους προς την ανοσοαπόκριση, παρείχε τη μεγαλύτερη συμβολή στο πρότυπο iAge. Το CXCL9 είναι μια μικρή πρωτεΐνη που ρυθμίζει τις φλεγμονώδεις και ανοσοαποκρίσεις. Κατά την έναρξη, αυτή η πρωτεΐνη είχε θετικούς συσχετισμούς με την ηλικία και τα επίπεδα της αυξήθηκαν σημαντικά στα 60 χρόνια.

Ο υποκείμενος μηχανισμός του CXCL9 στην ανοσοαπόκριση μπορεί να οφείλεται στην εξασθένιση της σωστής λειτουργίας των ενδοθηλιακών κυττάρων. Αυτά τα κύτταρα υπάρχουν στην επένδυση των αιμοφόρων αγγείων και η φυσιολογική τους λειτουργία είναι να ρυθμίζει τη ροή του αίματος. Ωστόσο, τα κατεστραμμένα ενδοθηλιακά κύτταρα μπορούν να προωθήσουν φλεγμονώδεις διαδικασίες.

Μια εξέταση του ρόλου αυτής της πρωτεΐνης σε ποντίκια έδειξε ότι τα μεγαλύτερα ποντίκια είχαν βλάψει τα ενδοθηλιακά κύτταρα με μεγαλύτερες ποσότητες CXCL9. Αυτά τα κατεστραμμένα κύτταρα οδήγησαν σε καταστάσεις αθηροσκλήρωσης. Άλλες μελέτες έχουν επίσης βρει ότι αυτά τα κατεστραμμένα ενδοθηλιακά κύτταρα οδήγησαν σε πάχυνση του καρδιακού μυός - τέτοιες καταστάσεις είναι οι πρόδρομοι των καρδιαγγειακών παθήσεων.

Οι επιστήμονες πρότειναν ότι καθώς η παραγωγή CXCL9 αυξάνεται με την ηλικία, τα ενδοθηλιακά κύτταρα καταστρέφονται, αυξάνοντας τα φλεγμονώδη σήματα που προκαλούν καρδιαγγειακές παθήσεις.

Ωστόσο, όταν οι ερευνητές ανέστειλαν το CXCL9 στα ποντίκια, αποκατέστησαν εν μέρει τη σωστή λειτουργία των ενδοθηλιακών κυττάρων. Αυτό αυξάνει το δυναμικό των στοχευμένων με CXCL9 θεραπειών ως προληπτικό μέτρο για την καθυστέρηση της κυτταρικής γήρανσης και των ασθενειών.

Εφαρμογή του ρολογιού iAge

Αυτή η τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης ανοίγει την πιθανότητα έγκαιρης διάγνωσης φλεγμονωδών καταστάσεων και μείωσης του ανοσοποιητικού συστήματος. Μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό ατόμων που κινδυνεύουν να ξεκινήσουν πρώιμες ασθένειες και να οδηγήσει σε προληπτικά μέτρα για τη βελτίωση της συνολικής υγείας. Όπως σημειώνουν οι συγγραφείς στην εργασία τους:

«Εφαρμόζοντας μεθόδους τεχνητής νοημοσύνης στη βαθιά ανοσολογική παρακολούθηση του ανθρώπινου αίματος, δημιουργούμε ένα φλεγμονώδες ρολόι γήρανσης, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως συνοδευτικό διαγνωστικό για να ενημερώσει τους γιατρούς σχετικά με το φλεγμονώδες φορτίο ενός ασθενούς και τη γενική κατάσταση της υγείας, ειδικά εκείνων με χρόνιες ασθένειες».

Η δημιουργία του iAge συμβάλλει σε σημαντικές γνώσεις που σχετίζονται με το ανοσοποιητικό σε μια αυξανόμενη λίστα ρολογιών γήρανσης που προβλέπουν συνθήκες υγείας με βάση βιολογικές διαδικασίες.