'Penuaan jam' menggunakan AI untuk meramalkan kesihatan imun, permulaan penyakit

jam digital dan analog di dinding

  • Jam biologi baru bergantung pada biomarker yang berkaitan dengan imun untuk mengenal pasti corak dan risiko penyakit radang kronik dan kesejahteraan sistem imun.
  • Dengan menganalisis sampel darah dari 1,001 individu berusia 8–96 tahun, kajian ini menjalin hubungan dengan jam radang penuaan (iAge) dengan jumlah penyakit, umur panjang, dan kemerosotan imun.
  • IAge meramalkan multimorbiditi - pengumpulan pelbagai penyakit keradangan kronik, umur panjang, dan imunosenescence - iaitu, kemerosotan berkaitan dengan usia dan fungsi sistem imun yang tidak betul.

Para saintis telah menghasilkan algoritma kecerdasan buatan yang disebut "jam inflamasi penuaan (iAge)" yang dapat meramalkan penyakit keradangan yang berkaitan dengan usia dan mengukur kesihatan keseluruhan sistem imun.

Keradangan kronik sistemik mempunyai kaitan umum dengan banyak penyakit yang berkaitan dengan usia, termasuk penyakit jantung, barah, dan penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer. Ini disebabkan oleh peningkatan tahap molekul yang terlibat dalam proses keradangan yang terkumpul seiring bertambahnya usia, menyebabkan kerosakan jangka panjang pada tubuh.

Algoritma untuk iAge berasal dari pemeriksaan mendalam terhadap pelbagai biomarker sistem imun dalam darah, serta pengenalan metrik dan corak yang berkaitan dengan tindak balas keradangan kronik ini.

Skor iAge memberikan usia kepada individu berdasarkan tahap kesihatan imun dan tahap keradangan, berbanding dengan satu set nilai rujukan dan berkaitan dengan usia mereka selama bertahun-tahun. Skor iAge yang lebih tinggi menunjukkan peningkatan potensi penyakit, sementara skor yang lebih rendah menunjukkan sistem imun yang agak sihat.

Para penyelidik menerangkan faedah dan cara kerja peranti ini dalam makalah terbaru dalam jurnal Nature Aging. Nazish Sayed dan Yingxiang Huang, dari Stanford 1000 Immunomes Project di Sekolah Perubatan Universiti Stanford di California, turut memimpin kajian ini.

Edifice Health, syarikat bioteknologi yang mengembangkan jam ini, menyatakan bahawa ia juga telah membuat senarai tindakan yang disarankan, termasuk "kombinasi khusus suplemen pemakanan, nutraseutikal, makanan perubatan, ubat resep, dan modifikasi gaya hidup" untuk mengatasi dan menurunkan iAge seseorang skor.

Nilai rujukan untuk iAge

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

Makalah ini menyatakan bahawa tidak seperti keradangan akut, yang sering disebabkan oleh jangkitan dan yang saintis telah mengenal pasti molekul yang berkaitan dengan tindak balas, keradangan kronik tidak mempunyai sekumpulan biomarker yang ditentukan berkaitan dengan tindak balas ini.

Dengan memeriksa sampel darah ini dan menyesuaikan usia, jantina, indeks jisim badan, dan faktor biologi lain, para saintis dapat melakukan analisis yang lebih mendalam mengenai sistem imun dan mengenal pasti potensi biomarker.

Biomarker apa yang diramalkan oleh iAge?

Dengan kaedah perbandingan tidak linier, skor iAge berkorelasi dengan beberapa metrik keradangan yang diukur dengan tahap molekul sistem imun dan jalur yang berkaitan.

Multimorbiditi

Multimorbiditi merujuk kepada pengumpulan pelbagai penyakit keradangan kronik.

Multimorbiditi dan iAge menunjukkan korelasi yang kuat. Bagi subjek yang berumur lebih dari 60 tahun, peningkatan iAge mempunyai kaitan dengan peningkatan multimorbiditi. Para penyelidik juga mendapati bahawa jumlah sel T tertentu dan sel B, sel darah putih yang berperanan dalam tindak balas imun, menunjukkan hubungan yang serupa.

Umur Panjang

Bagi sekumpulan peserta berusia 100 tahun dan lebih tua, para saintis membandingkan iAge mereka dengan usia sebenar. Daripada 19 peserta, 68% menunjukkan skor iAge yang agak rendah, sementara hanya 31% yang berada dalam kumpulan peringkat tinggi. Sebagai perbandingan, kumpulan kawalan orang dewasa yang lebih tua mendapati hanya 23% subjek mempunyai skor iAge yang rendah.

Peserta berusia 100 tahun dan lebih tua menunjukkan iAge yang lebih rendah pada kadar yang jauh lebih rendah, menunjukkan bahawa "iAge dikaitkan dengan umur panjang yang luar biasa."

Imunosenescence

Immunosenescence menerangkan kemerosotan dan fungsi sistem imun yang tidak betul seiring dengan bertambahnya usia.

Protein CXCL9, yang mempunyai kaitan dengan imunosensensi, memberikan input yang paling besar untuk corak iAge. CXCL9 adalah protein kecil yang mengatur tindak balas keradangan dan imun. Pada awal, protein ini mempunyai korelasi positif dengan usia, dan tahapnya meningkat dengan ketara pada 60 tahun.

Mekanisme yang mendasari CXCL9 dalam imunosenescence mungkin disebabkan oleh gangguan fungsi sel endotel. Sel-sel ini terdapat di lapisan saluran darah, dan fungsi normalnya adalah untuk mengatur aliran darah. Walau bagaimanapun, sel endotel yang rosak dapat mendorong proses keradangan.

Pemeriksaan peranan protein ini pada tikus menunjukkan bahawa tikus yang lebih tua telah merosakkan sel endotel dengan jumlah CXCL9 yang lebih besar. Sel-sel yang rosak ini menyebabkan keadaan aterosklerosis. Kajian lain juga mendapati sel-sel endotel yang rosak ini menyebabkan penebalan otot jantung - keadaan seperti ini adalah pendahulu penyakit kardiovaskular.

Para saintis mencadangkan bahawa apabila pengeluaran CXCL9 meningkat seiring bertambahnya usia, sel endotel menjadi rosak, meningkatkan isyarat keradangan yang menyebabkan penyakit kardiovaskular.

Walau bagaimanapun, ketika para penyelidik menghambat CXCL9 pada tikus, mereka mengembalikan sebahagian fungsi sel endotel. Ini meningkatkan potensi terapi yang disasarkan CXCL9 sebagai langkah pencegahan untuk menunda penuaan selular dan penyakit.

Aplikasi jam iAge

Teknologi AI ini membuka kemungkinan diagnosis awal keadaan keradangan dan penurunan sistem imun. Ia dapat membantu mengenal pasti individu yang berisiko mengalami penyakit awal dan membawa kepada langkah pencegahan untuk meningkatkan kesihatan secara keseluruhan. Seperti yang dicatat oleh penulis dalam makalah mereka:

"Dengan menerapkan kaedah kecerdasan buatan untuk pemantauan imun darah manusia yang mendalam, kami menghasilkan jam penuaan yang meradang, yang dapat digunakan sebagai diagnostik pendamping untuk memberi tahu doktor tentang beban radang pesakit dan status kesihatan keseluruhan, terutama mereka yang menderita penyakit kronik."

Generasi iAge menyumbang wawasan yang berkaitan dengan imuniti kepada senarai jam penuaan yang semakin meningkat yang meramalkan keadaan kesihatan berdasarkan proses biologi.