"L'orologio dell'invecchiamento" utilizza l'intelligenza artificiale per prevedere la salute immunitaria e l'insorgenza della malattia

orologi digitali e analogici su una parete

  • Un nuovo orologio biologico si basa su biomarcatori correlati al sistema immunitario per identificare i modelli e il rischio di malattie infiammatorie croniche e il benessere del sistema immunitario.
  • Analizzando i campioni di sangue di 1,001 individui di età compresa tra 8 e 96 anni, lo studio ha stabilito una relazione con l'orologio infiammatorio dell'invecchiamento (iAge) con la malattia totale, la longevità e il deterioramento immunitario.
  • L'iAge prevede la multimorbilità - l'accumulo di più malattie infiammatorie croniche, la longevità e l'immunosenescenza - cioè il deterioramento legato all'età e la funzione impropria del sistema immunitario.

Gli scienziati hanno generato un algoritmo di intelligenza artificiale chiamato "orologio infiammatorio dell'invecchiamento (iAge)" che può prevedere le malattie infiammatorie legate all'età e misurare la salute generale del sistema immunitario.

L'infiammazione cronica sistemica ha associazioni comuni con molte malattie legate all'età, tra cui malattie cardiache, cancro e malattie neurodegenerative come l'Alzheimer. Ciò è dovuto all'aumento dei livelli di molecole coinvolte nei processi infiammatori che si accumulano con l'età, causando danni a lungo termine all'organismo.

L'algoritmo per iAge deriva da un esame approfondito di più biomarcatori del sistema immunitario nel sangue, nonché dall'identificazione di parametri e modelli associati a questa risposta infiammatoria cronica.

Un punteggio iAge fornisce agli individui la loro età in base alla salute immunitaria e ai livelli infiammatori, rispetto a una serie di valori di riferimento e in relazione alla loro età in anni. Un punteggio iAge più alto indica un aumento del potenziale di malattia, mentre un punteggio più basso suggerisce un sistema immunitario relativamente sano.

I ricercatori descrivono i vantaggi e il funzionamento del dispositivo in un recente articolo sulla rivista Nature Aging. Nazish Sayed e Yingxiang Huang, dello Stanford 1000 Immunomes Project presso la School of Medicine della Stanford University in California, hanno co-diretto lo studio.

Edifice Health, la società di biotecnologie che ha sviluppato questo orologio, afferma di aver anche creato un elenco di azioni suggerite, tra cui "combinazioni specifiche di integratori alimentari, nutraceutici, alimenti medici, farmaci da prescrizione e modifica dello stile di vita" per affrontare e ridurre l'iAge di un individuo punto.

Valori di riferimento per iAge

Per creare un punto di confronto per iAge, gli scienziati hanno utilizzato i dati dello Stanford 1000 Immunomes Project, che ha raccolto campioni di sangue da una coorte longitudinale di 9 anni di 1,001 soggetti di età compresa tra 8 e 96 anni.

Il documento rileva che, a differenza dell'infiammazione acuta, che è spesso dovuta all'infezione e per la quale gli scienziati hanno identificato specifiche molecole correlate alla risposta, l'infiammazione cronica non ha un insieme definito di biomarcatori collegati a questa risposta.

Esaminando questi campioni di sangue e adattandoli per età, sesso, indice di massa corporea e altri fattori biologici, gli scienziati sono stati in grado di condurre un'analisi più approfondita del sistema immunitario e identificare potenziali biomarcatori.

Quali biomarcatori prevede iAge?

Con un metodo di confronto non lineare, il punteggio iAge è correlato a più metriche di infiammazione misurate dai livelli delle attuali molecole del sistema immunitario e dai percorsi associati.

Multimorbilità

La multimorbilità si riferisce all'accumulo di più malattie infiammatorie croniche.

Multimorbidità e iAge hanno dimostrato una forte correlazione. Per i soggetti di età superiore ai 60 anni, un aumento di iAge ha avuto associazioni con un aumento della multimorbilità. I ricercatori hanno anche scoperto che la quantità totale di alcune cellule T e B, globuli bianchi che svolgono un ruolo nella risposta immunitaria, ha dimostrato una correlazione simile.

Longevità

Per un gruppo di partecipanti di età pari o superiore a 100 anni, gli scienziati hanno confrontato il loro iAge con la loro età effettiva. Su 19 partecipanti, il 68% ha dimostrato un punteggio iAge relativamente basso, mentre solo il 31% era nel gruppo di alto livello. In confronto, un gruppo di controllo di anziani ha riscontrato che solo il 23% dei soggetti aveva un punteggio iAge basso.

I partecipanti di età pari o superiore a 100 anni hanno mostrato un iAge inferiore a un tasso significativamente inferiore, suggerendo che "iAge è associato a una longevità eccezionale".

Immunosenescenza

L'immunosenescenza descrive il deterioramento e la funzione impropria del sistema immunitario che viene con l'età.

La proteina CXCL9, che ha legami con l'immunosenescenza, ha fornito il maggior input al pattern iAge. CXCL9 è una piccola proteina che regola le risposte infiammatorie e immunitarie. Al basale, questa proteina aveva correlazioni positive con l'età e i suoi livelli aumentavano significativamente a 60 anni.

Il meccanismo sottostante di CXCL9 nell'immunosenescenza può essere dovuto alla compromissione della corretta funzione delle cellule endoteliali. Queste cellule sono presenti nel rivestimento dei vasi sanguigni e la loro funzione normale è quella di regolare il flusso sanguigno. Tuttavia, le cellule endoteliali danneggiate possono favorire processi infiammatori.

Un esame del ruolo di questa proteina nei topi ha mostrato che i topi più anziani avevano cellule endoteliali danneggiate con maggiori quantità di CXCL9. Queste cellule danneggiate hanno portato a condizioni di aterosclerosi. Altri studi hanno anche scoperto che queste cellule endoteliali danneggiate hanno portato a un ispessimento del muscolo cardiaco: tali condizioni sono i precursori delle malattie cardiovascolari.

Gli scienziati hanno proposto che quando la produzione di CXCL9 aumenta con l'età, le cellule endoteliali vengono danneggiate, aumentando i segnali infiammatori che causano le malattie cardiovascolari.

Tuttavia, quando i ricercatori hanno inibito CXCL9 nei topi, hanno parzialmente ripristinato la corretta funzione delle cellule endoteliali. Ciò aumenta il potenziale delle terapie mirate a CXCL9 come misura preventiva per ritardare l'invecchiamento cellulare e le malattie.

Applicazione dell'orologio iAge

Questa tecnologia di intelligenza artificiale apre la possibilità di una diagnosi precoce delle condizioni infiammatorie e del declino del sistema immunitario. Può aiutare a identificare le persone a rischio di insorgenza precoce della malattia e portare a misure preventive per migliorare la salute generale. Come notano gli autori nel loro articolo:

"Applicando metodi di intelligenza artificiale al monitoraggio immunitario profondo del sangue umano, generiamo un orologio infiammatorio dell'invecchiamento, che può essere utilizzato come strumento diagnostico complementare per informare i medici sul carico infiammatorio di un paziente e sullo stato di salute generale, in particolare quelli con malattie croniche".

La generazione di iAge fornisce importanti approfondimenti relativi al sistema immunitario a un elenco crescente di orologi di invecchiamento che predicono le condizioni di salute in base a processi biologici.