'Jam penuaan' menggunakan AI untuk memprediksi kesehatan kekebalan tubuh, timbulnya penyakit

jam digital dan analog di dinding

  • Jam biologis baru bergantung pada biomarker terkait kekebalan untuk mengidentifikasi pola dan risiko penyakit radang kronis dan kesejahteraan sistem kekebalan.
  • Dengan menganalisis sampel darah dari 1,001 individu berusia 8-96 tahun, penelitian ini menetapkan hubungan dengan jam inflamasi penuaan (iAge) dengan penyakit total, umur panjang, dan penurunan kekebalan.
  • iAge memprediksi multimorbiditas - akumulasi beberapa penyakit inflamasi kronis, umur panjang, dan imunosenesensi - yaitu, penurunan terkait usia dan fungsi sistem kekebalan yang tidak tepat.

Para ilmuwan telah menghasilkan algoritme kecerdasan buatan yang disebut "jam inflamasi penuaan (iAge)" yang dapat memprediksi penyakit inflamasi terkait usia dan mengukur kesehatan sistem kekebalan secara keseluruhan.

Peradangan kronis sistemik memiliki hubungan umum dengan banyak penyakit yang berkaitan dengan usia, termasuk penyakit jantung, kanker, dan penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer. Hal ini disebabkan peningkatan kadar molekul yang terlibat dalam proses inflamasi yang menumpuk seiring bertambahnya usia, menyebabkan kerusakan jangka panjang pada tubuh.

Algoritme untuk iAge berasal dari pemeriksaan mendalam terhadap beberapa biomarker sistem kekebalan dalam darah, serta identifikasi metrik dan pola yang terkait dengan respons inflamasi kronis ini.

Skor iAge memberi individu usia mereka berdasarkan kesehatan kekebalan dan tingkat peradangan, dibandingkan dengan serangkaian nilai referensi dan dalam kaitannya dengan usia mereka dalam tahun. Skor iAge yang lebih tinggi menunjukkan peningkatan potensi penyakit, sementara skor yang lebih rendah menunjukkan sistem kekebalan yang relatif sehat.

Para peneliti menggambarkan manfaat dan cara kerja perangkat dalam makalah terbaru di jurnal Nature Aging. Nazish Sayed dan Yingxiang Huang, dari Stanford 1000 Immunomes Project di Stanford University's School of Medicine di California, ikut memimpin penelitian.

Edifice Health, perusahaan bioteknologi yang mengembangkan jam ini, menyatakan bahwa mereka juga telah membuat daftar tindakan yang disarankan, termasuk "kombinasi spesifik dari suplemen nutrisi, nutraceuticals, makanan medis, obat resep, dan modifikasi gaya hidup" untuk mengatasi dan menurunkan iAge individu skor.

Nilai referensi untuk iAge

Untuk membuat titik perbandingan untuk iAge, para ilmuwan menggunakan data dari Stanford 1000 Immunomes Project, yang mengumpulkan sampel darah dari kohort longitudinal 9 tahun dari 1,001 subjek antara usia 8 dan 96 tahun.

Makalah ini mencatat bahwa tidak seperti peradangan akut, yang sering disebabkan oleh infeksi dan para ilmuwan telah mengidentifikasi molekul terkait respons spesifik, peradangan kronis tidak memiliki serangkaian biomarker yang terkait dengan respons ini.

Dengan memeriksa sampel darah ini dan menyesuaikan dengan usia, jenis kelamin, indeks massa tubuh, dan faktor biologis lainnya, para ilmuwan dapat melakukan analisis yang lebih dalam terhadap sistem kekebalan dan mengidentifikasi biomarker potensial.

Apa biomarker yang diprediksi iAge?

Dengan metode perbandingan nonlinier, skor iAge berkorelasi dengan beberapa metrik peradangan yang diukur dengan tingkat molekul sistem kekebalan saat ini dan jalur terkaitnya.

Multimorbiditas

Multimorbiditas mengacu pada akumulasi beberapa penyakit inflamasi kronis.

Multimorbiditas dan iAge menunjukkan korelasi yang kuat. Untuk subjek yang lebih tua dari 60 tahun, peningkatan iAge memiliki hubungan dengan peningkatan multimorbiditas. Para peneliti juga menemukan bahwa jumlah total sel T dan sel B tertentu, sel darah putih yang berperan dalam respon imun, menunjukkan korelasi yang serupa.

Umur panjang

Untuk sekelompok peserta berusia 100 tahun ke atas, para ilmuwan membandingkan iAge mereka dengan usia sebenarnya. Dari 19 peserta, 68% menunjukkan skor iAge yang relatif rendah, sementara hanya 31% yang berada di kelompok peringkat tinggi. Sebagai perbandingan, kelompok kontrol orang dewasa yang lebih tua menemukan hanya 23% subjek yang memiliki skor iAge yang rendah.

Peserta berusia 100 tahun ke atas menunjukkan iAge yang lebih rendah pada tingkat yang jauh lebih rendah, menunjukkan bahwa "iAge dikaitkan dengan umur panjang yang luar biasa."

Imunosenesensi

Imunosenescence menggambarkan kerusakan dan fungsi yang tidak tepat dari sistem kekebalan tubuh yang datang seiring bertambahnya usia.

Protein CXCL9, yang memiliki hubungan dengan immunosenescence, memberikan masukan terbesar pada pola iAge. CXCL9 adalah protein kecil yang mengatur respon inflamasi dan imun. Pada awal, protein ini memiliki korelasi positif dengan usia, dan kadarnya meningkat secara signifikan pada usia 60 tahun.

Mekanisme dasar CXCL9 dalam immunosenescence mungkin melalui gangguan fungsi yang tepat dari sel-sel endotel. Sel-sel ini hadir di lapisan pembuluh darah, dan fungsi normalnya adalah mengatur aliran darah. Namun, sel endotel yang rusak dapat memicu proses inflamasi.

Pemeriksaan peran protein ini pada tikus menunjukkan bahwa tikus yang lebih tua telah merusak sel endotel dengan jumlah CXCL9 yang lebih besar. Sel-sel yang rusak ini menyebabkan kondisi aterosklerosis. Studi lain juga menemukan sel-sel endotel yang rusak ini menyebabkan penebalan otot jantung - kondisi seperti itu adalah prekursor penyakit kardiovaskular.

Para ilmuwan mengusulkan bahwa ketika produksi CXCL9 meningkat seiring bertambahnya usia, sel-sel endotel menjadi rusak, meningkatkan sinyal inflamasi yang menyebabkan penyakit kardiovaskular.

Namun, ketika para peneliti menghambat CXCL9 pada tikus, mereka mengembalikan sebagian fungsi sel endotel. Hal ini meningkatkan potensi terapi bertarget CXCL9 sebagai tindakan pencegahan untuk menunda penuaan sel dan penyakit.

Penerapan jam iAge

Teknologi AI ini membuka kemungkinan diagnosis dini kondisi peradangan dan penurunan sistem kekebalan tubuh. Ini dapat membantu mengidentifikasi individu yang berisiko terkena penyakit dini dan mengarah pada tindakan pencegahan untuk meningkatkan kesehatan secara keseluruhan. Seperti yang dicatat oleh penulis dalam makalah mereka:

“Dengan menerapkan metode kecerdasan buatan untuk pemantauan kekebalan darah manusia yang mendalam, kami menghasilkan jam inflamasi penuaan, yang dapat digunakan sebagai diagnostik pendamping untuk memberi tahu dokter tentang beban inflamasi pasien dan status kesehatan secara keseluruhan, terutama mereka yang memiliki penyakit kronis.”

Generasi iAge menyumbangkan wawasan penting terkait kekebalan ke daftar jam penuaan yang terus bertambah yang memprediksi kondisi kesehatan berdasarkan proses biologis.