"Vananemiskell" kasutab tehisintellekti immuunsuse tervise ja haiguse tekkimise ennustamiseks

digitaalsed ja analoogkellad seinal

  • Uus bioloogiline kell tugineb immuunsusega seotud biomarkeritel mustrite ja krooniliste põletikuliste haiguste riski ning immuunsüsteemi heaolu tuvastamiseks.
  • Analüüsides 1,001 8–96-aastase isiku vereproove, tuvastati uuringus seos vananemise põletikulise kellaga (iAge) kogu haiguse, pikaealisuse ja immuunsuse halvenemisega.
  • IAge ennustab multimorbiidsust - paljude krooniliste põletikuliste haiguste kuhjumist, pikaealisust ja immunosensentsi - see tähendab vanusega seotud halvenemist ja immuunsüsteemi ebaõiget funktsioneerimist.

Teadlased on loonud tehisintellekti algoritmi, mida nimetatakse vananemise põletikuliseks kellaks (iAge), mis võimaldab ennustada vanusega seotud põletikulisi haigusi ja hinnata immuunsüsteemi üldist tervist.

Süsteemsel kroonilisel põletikul on ühised seosed paljude vanusega seotud haigustega, sealhulgas südamehaigused, vähk ja neurodegeneratiivsed haigused nagu Alzheimeri tõbi. Selle põhjuseks on vananedes kuhjuvate põletikuliste protsesside kaasatud molekulide suurenenud tase, mis põhjustab kehale pikaajalist kahju.

IAge algoritm tuleneb vere paljude immuunsüsteemi biomarkerite põhjalikust uurimisest, samuti selle kroonilise põletikulise reaktsiooniga seotud mõõdikute ja mustrite tuvastamisest.

IAge-skoor annab inimestele vanuse, mis põhineb immuunsuse tervislikul tasemel ja põletikulisel tasemel, võrreldes võrdlusväärtuste kogumiga ja vanusega aastates. Kõrgem iAge skoor viitab suurenenud haiguspotentsiaalile, madalam aga suhteliselt tervele immuunsüsteemile.

Uurijad kirjeldavad ajakirja Nature Aging hiljutises töös seadme eeliseid ja toimimist. Uuringut juhtisid Nazish Sayed ja Yingxiang Huang Stanfordi ülikooli immunoloogide projektist Stanfordi ülikooli meditsiinikoolis Californias.

Selle kella välja töötanud biotehnoloogiaettevõte Edifice Health kinnitab, et on loonud ka soovitatud toimingute loendi, mis sisaldab "toidulisandite, toidulisandite, meditsiiniliste toitude, retseptiravimite ja elustiili muutmise spetsiifilisi kombinatsioone", et lahendada ja vähendada inimese iAge skoor.

IAge võrdlusväärtused

IAge võrdluspunkti loomiseks kasutasid teadlased Stanford 1000 Immunomes projekti andmeid, mis kogusid vereproove 9-aastasest pikisuunalisest kohordist, kuhu kuulus 1,001 isikut vanuses 8–96 aastat.

Dokumendis märgitakse, et erinevalt ägedast põletikust, mis on sageli põhjustatud infektsioonist ja mille teadlased on kindlaks määranud spetsiifilise reaktsiooniga seotud molekulid, pole kroonilisel põletikul selle vastusega seotud määratletud biomarkerite komplekti.

Neid vereproove uurides ning vanuse, soo, kehamassiindeksi ja muude bioloogiliste tegurite järgi kohandades suutsid teadlased immuunsüsteemi põhjalikumalt analüüsida ja tuvastada potentsiaalsed biomarkerid.

Milliseid biomarkereid iAge ennustab?

Mittelineaarse võrdlusmeetodiga korreleerus iAge skoor mitme põletikunäitajaga, mõõdetuna praeguste immuunsüsteemi molekulide tasemete ja nendega seotud radadega.

Multimorbiidsus

Multimorbiditeet viitab mitme kroonilise põletikulise haiguse kuhjumisele.

Multimorbiidsus ja iAge näitasid tugevat seost. Vanemate kui 60-aastaste katsealuste puhul oli iAge suurenemine seotud multimorbiidsuse suurenemisega. Teadlased leidsid ka, et teatud T-rakkude ja B-rakkude, valgete vereliblede, mis mängivad rolli immuunvastuses, koguarv näitas sarnast seost.

Pikaealisus

100-aastaste ja vanemate osalejate rühma puhul võrdlesid teadlased oma vanust vanusega. 19-st osalejast 68% näitasid suhteliselt madalat iAge-skoori, samal ajal kui ainult 31% kuulus kõrgema astme rühma. Võrdluseks leiti, et vanemate täiskasvanute kontrollgrupp leidis, et ainult 23% katsealustest oli madal iAge skoor.

100-aastastel ja vanematel osalejatel oli madalam iAge märkimisväärselt madalam, mis viitab sellele, et "iAge on seotud erakordse pikaealisusega".

Immunosenesents

Immunosenesents kirjeldab vanusega kaasnevat immuunsüsteemi halvenemist ja ebaõiget funktsioneerimist.

Suurim sisend iAge mustrisse andis valk CXCL9, millel on seosed immunosensentsiga. CXCL9 on väike valk, mis reguleerib põletikulisi ja immuunvastuseid. Alguses oli sellel valgul vanusega positiivne seos ja selle tase tõusis 60 aasta pärast märkimisväärselt.

CXCL9 immunosensentsi alusmehhanism võib olla endoteelirakkude nõuetekohase funktsiooni kahjustamine. Need rakud esinevad veresoonte vooderdis ja nende normaalne ülesanne on verevoolu reguleerimine. Kuid kahjustatud endoteelirakud võivad soodustada põletikulisi protsesse.

Selle valgu rolli uurimine hiirtel näitas, et vanemad hiired olid kahjustanud endoteelirakke suurema koguse CXCL9-ga. Need kahjustatud rakud viisid ateroskleroosi seisunditeni. Teistes uuringutes on leitud, et need kahjustatud endoteelirakud viisid südamelihase paksenemiseni - sellised seisundid on südame-veresoonkonna haiguste eelkäijad.

Teadlased pakkusid välja, et kuna vanusega suureneb CXCL9 tootmine, kahjustuvad endoteelirakud, suurendades südame-veresoonkonna haigusi põhjustavaid põletikulisi signaale.

Kuid kui teadlased pärssisid hiirtel CXCL9, taastasid nad osaliselt endoteelirakkude õige funktsiooni. See tõstab CXCL9-sihitud teraapiate potentsiaali ennetava meetmena rakkude vananemise ja haiguste edasilükkamiseks.

IAge kella rakendamine

See tehisintellekti tehnoloogia avab põletikuliste seisundite ja immuunsüsteemi languse varajase diagnoosimise võimaluse. See võib aidata tuvastada inimesi, kellel on varajane haigestumine, ja viia ennetavate meetmeteni üldise tervise parandamiseks. Nagu autorid oma dokumendis märgivad:

"Rakendades tehisintellekti meetodeid inimvere sügavale immuunjälgimisele, loome vananemise põletikulise kella, mida saab kasutada diagnostilise kaaslasena, et teavitada arste patsiendi põletikulisest koormusest ja üldisest tervislikust seisundist, eriti krooniliste haigustega inimestel."

IAge'i genereerimine annab olulise immuunsusega seotud ülevaate vananevate kellade arvu kasvust, mis ennustavad terviseseisundit bioloogiliste protsesside põhjal.