"Novecojošais pulkstenis" izmanto AI, lai prognozētu imūno veselību un slimības sākumu

digitālie un analogie pulksteņi uz sienas

  • Jauns bioloģiskais pulkstenis ir atkarīgs no imūnsistēmas biomarķieriem, lai noteiktu modeļus un hroniskas iekaisuma slimības risku un imūnsistēmas labklājību.
  • Analizējot asins paraugus no 1,001 8 cilvēkiem vecumā no 96 līdz XNUMX gadiem, pētījums atklāja saistību ar novecošanās iekaisuma pulksteni (iAge) ar kopējo slimību, ilgmūžību un imunitātes pasliktināšanos.
  • IAge paredz multimorbiditāti - vairāku hronisku iekaisuma slimību uzkrāšanos, ilgmūžību un imūndegšanos - tas ir, ar vecumu saistītu pasliktināšanos un nepareizu imūnsistēmas darbību.

Zinātnieki ir izveidojuši mākslīgā intelekta algoritmu ar nosaukumu “novecošanās iekaisuma pulkstenis (iAge)”, kas var paredzēt ar vecumu saistītas iekaisuma slimības un novērtēt imūnsistēmas vispārējo veselību.

Sistēmiskajam hroniskajam iekaisumam ir kopīgas asociācijas ar daudzām ar vecumu saistītām slimībām, tostarp sirds slimībām, vēzi un neirodeģeneratīvām slimībām, piemēram, Alcheimera slimību. Tas ir saistīts ar paaugstinātu molekulu līmeni, kas iesaistīts iekaisuma procesos, kas uzkrājas ar vecumu, ilgstoši nodarot kaitējumu organismam.

IAge algoritms rodas, padziļināti pārbaudot vairākus imūnsistēmas biomarķierus asinīs, kā arī identificējot metriku un modeļus, kas saistīti ar šo hronisko iekaisuma reakciju.

IAge rādītājs nodrošina indivīdu vecumu, pamatojoties uz imūno veselību un iekaisuma līmeni, salīdzinot ar atsauces vērtību kopumu un attiecībā pret viņu vecumu gados. Augstāks iAge rādītājs norāda uz paaugstinātu slimības potenciālu, savukārt zemāks rādītājs liecina par samērā veselīgu imūnsistēmu.

Pētnieki apraksta ierīces priekšrocības un darbību nesen publicētajā rakstā žurnālā Nature Aging. Nazish Sayed un Yingxiang Huang no Stanford 1000 Immunomes projekta Stenfordas universitātes Medicīnas skolā Kalifornijā kopīgi vadīja pētījumu.

Biotehnoloģiju uzņēmums Edifice Health, kurš izstrādāja šo pulksteni, norāda, ka ir izveidojis arī ieteicamo darbību sarakstu, tostarp “īpašas uztura bagātinātāju, uztura, farmaceitisko pārtikas produktu, recepšu zāļu un dzīvesveida modifikāciju kombinācijas”, lai risinātu un pazeminātu indivīda iAge rezultāts.

IAge atsauces vērtības

Lai izveidotu iAge salīdzināšanas punktu, zinātnieki izmantoja Stenfordas 1000 Imūnās projekta datus, kas savāca asins paraugus no 9 gadu gareniskas kohortas, kurā piedalījās 1,001 subjekts vecumā no 8 līdz 96 gadiem.

Darbā atzīmēts, ka atšķirībā no akūta iekaisuma, kas bieži notiek infekcijas dēļ un kuram zinātnieki ir identificējuši specifiskas ar reakciju saistītas molekulas, hroniskajam iekaisumam nav noteikta biomarķieru kopuma, kas būtu saistīts ar šo reakciju.

Pārbaudot šos asins paraugus un pielāgojot vecumam, dzimumam, ķermeņa masas indeksam un citiem bioloģiskiem faktoriem, zinātnieki varēja veikt dziļāku imūnsistēmas analīzi un identificēt potenciālos biomarķierus.

Kādus biomarķierus prognozē iAge?

Izmantojot nelineāru salīdzināšanas metodi, iAge rādītājs korelēja ar vairākiem iekaisuma rādītājiem, ko mēra pēc pašreizējo imūnsistēmas molekulu līmeņiem un ar tiem saistītajiem ceļiem.

Multimorbiditāte

Multimorbiditāte attiecas uz vairāku hronisku iekaisuma slimību uzkrāšanos.

Multimorbiditāte un iAge uzrādīja spēcīgu korelāciju. Personām, kas vecākas par 60 gadiem, iAge pieaugumam bija saistība ar multimorbiditātes palielināšanos. Pētnieki arī atklāja, ka dažu T šūnu un B šūnu, balto asins šūnu, kurām ir nozīme imūnreakcijā, kopējais daudzums parādīja līdzīgu korelāciju.

ilgs mūžs

Dalībnieku grupai vecumā no 100 gadiem zinātnieki salīdzināja viņu iAge ar faktisko vecumu. No 19 dalībniekiem 68% uzrādīja salīdzinoši zemu iAge rādītāju, savukārt tikai 31% bija augsta ranga grupā. Salīdzinājumam - vecāku pieaugušo kontroles grupa konstatēja, ka tikai 23% pacientu bija zems iAge rādītājs.

Dalībniekiem vecumā no 100 gadiem bija zemāks iAge ar ievērojami zemāku ātrumu, kas liek domāt, ka “iAge ir saistīts ar ārkārtas ilgmūžību”.

Imūnsistence

Imūnsistence raksturo imūnsistēmas pasliktināšanos un nepareizu darbību, kas nāk ar vecumu.

Olbaltumviela CXCL9, kurai ir saites ar imūnenesenci, sniedza vislielāko ieguldījumu iAge modelī. CXCL9 ir mazs proteīns, kas regulē iekaisuma un imūnās atbildes. Sākumā šim proteīnam bija pozitīvas korelācijas ar vecumu, un tā līmenis 60 gadu laikā ievērojami pieauga.

CXCL9 pamatā esošais imūnsistences mehānisms var būt endotēlija šūnu pareizas funkcijas pasliktināšanās. Šīs šūnas atrodas asinsvadu apvalkā, un to normālā funkcija ir asins plūsmas regulēšana. Tomēr bojātas endotēlija šūnas var veicināt iekaisuma procesus.

Pārbaudot šo olbaltumvielu lomu pelēm, tika parādīts, ka vecākas peles ir sabojājušas endotēlija šūnas ar lielāku daudzumu CXCL9. Šīs bojātās šūnas izraisīja aterosklerozes apstākļus. Citi pētījumi arī atklāja, ka šīs bojātās endotēlija šūnas izraisīja sirds muskuļa sabiezēšanu - šādi apstākļi ir sirds un asinsvadu slimību priekšgājēji.

Zinātnieki ierosināja, ka, pieaugot CXCL9 ražošanai ar vecumu, endotēlija šūnas tiek bojātas, palielinot iekaisuma signālus, kas izraisa sirds un asinsvadu slimības.

Tomēr, kad pētnieki pelēm kavēja CXCL9, tie daļēji atjaunoja endotēlija šūnu pareizo darbību. Tas palielina CXCL9 mērķtiecīgu terapiju potenciālu kā profilaktisku līdzekli šūnu novecošanās un slimību aizkavēšanai.

IAge pulksteņa lietošana

Šī AI tehnoloģija paver iespēju savlaicīgi diagnosticēt iekaisuma apstākļus un pasliktināties imūnsistēmai. Tas var palīdzēt identificēt personas, kurām ir agrīnas slimības attīstības risks, un novest pie preventīviem pasākumiem vispārējās veselības uzlabošanai. Kā autori atzīmē savā rakstā:

"Pielietojot mākslīgā intelekta metodes cilvēka asins dziļai imūno kontrolei, mēs izveidojam novecošanās iekaisuma pulksteni, ko var izmantot kā diagnostikas pavadoni, lai informētu ārstus par pacienta iekaisuma slogu un vispārējo veselības stāvokli, īpaši tiem, kuriem ir hroniskas slimības."

IAge paaudze sniedz svarīgu ieskatu ar imunitāti saistītā pieaugošā novecojošo pulksteņu sarakstā, kas paredz veselības stāvokli, pamatojoties uz bioloģiskajiem procesiem.