'Verouderingsklok' gebruikt AI om de gezondheid van het immuunsysteem en het begin van de ziekte te voorspellen

digitale en analoge klokken aan de muur

  • Een nieuwe biologische klok is gebaseerd op immuungerelateerde biomarkers om patronen en het risico op chronische ontstekingsziekten en het welzijn van het immuunsysteem te identificeren.
  • Door bloedmonsters van 1,001 personen in de leeftijd van 8-96 jaar te analyseren, werd een verband gelegd tussen de ontstekingsklok van veroudering (iAge) en totale ziekte, een lang leven en een verslechtering van het immuunsysteem.
  • De iAge voorspelt multimorbiditeit - de accumulatie van meerdere chronische ontstekingsziekten, een lang leven en immunosenescentie - dat wil zeggen de leeftijdsgebonden verslechtering en onjuiste functie van het immuunsysteem.

Wetenschappers hebben een algoritme voor kunstmatige intelligentie ontwikkeld, de "inflammatoire klok van veroudering (iAge)" genoemd, die leeftijdsgerelateerde ontstekingsziekten kan voorspellen en de algehele gezondheid van het immuunsysteem kan meten.

Systemische chronische ontsteking heeft veel voorkomende associaties met veel leeftijdsgerelateerde ziekten, waaronder hartaandoeningen, kanker en neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer. Dit komt door de verhoogde niveaus van moleculen die betrokken zijn bij de ontstekingsprocessen die zich ophopen met de leeftijd, waardoor het lichaam op lange termijn wordt beschadigd.

Het algoritme voor iAge is afgeleid van een diepgaand onderzoek van meerdere biomarkers van het immuunsysteem in het bloed, evenals de identificatie van statistieken en patronen die verband houden met deze chronische ontstekingsreactie.

Een iAge-score geeft individuen hun leeftijd op basis van immuungezondheid en ontstekingsniveaus, in vergelijking met een reeks referentiewaarden en in relatie tot hun leeftijd in jaren. Een hogere iAge-score duidt op een verhoogd ziektepotentieel, terwijl een lagere score wijst op een relatief gezond immuunsysteem.

De onderzoekers beschrijven de voordelen en werking van het apparaat in een recent artikel in het tijdschrift Nature Aging. Nazish Sayed en Yingxiang Huang, van het Stanford 1000 Immunomes Project aan de Stanford University's School of Medicine in Californië, leidden samen het onderzoek.

Edifice Health, het biotechnologiebedrijf dat deze klok heeft ontwikkeld, stelt dat het ook een lijst met voorgestelde acties heeft gemaakt, waaronder "specifieke combinaties van voedingssupplementen, nutraceuticals, medische voedingsmiddelen, geneesmiddelen op recept en aanpassing van de levensstijl" om de iAge van een persoon aan te pakken en te verlagen scoren.

Referentiewaarden voor iAge

Om een ​​vergelijkingspunt voor iAge te creëren, gebruikten de wetenschappers gegevens van het Stanford 1000 Immunomes Project, dat bloedmonsters verzamelde van een 9-jarig longitudinaal cohort van 1,001 proefpersonen in de leeftijd van 8 tot 96 jaar.

Het artikel merkt op dat, in tegenstelling tot acute ontsteking, die vaak het gevolg is van infectie en waarvoor wetenschappers specifieke responsgerelateerde moleculen hebben geïdentificeerd, chronische ontstekingen geen gedefinieerde reeks biomarkers hebben die aan deze respons zijn gekoppeld.

Door deze bloedmonsters te onderzoeken en aan te passen voor leeftijd, geslacht, body mass index en andere biologische factoren, konden de wetenschappers een diepere analyse van het immuunsysteem uitvoeren en potentiële biomarkers identificeren.

Welke biomarkers voorspelt iAge?

Met een niet-lineaire vergelijkingsmethode correleerde de iAge-score met meerdere metrieken van ontsteking, zoals gemeten door niveaus van huidige immuunsysteemmoleculen en hun bijbehorende routes.

Multimorbiditeit

Multimorbiditeit verwijst naar de opeenstapeling van meerdere chronische ontstekingsziekten.

Multimorbiditeit en iAge vertoonden een sterke correlatie. Bij proefpersonen ouder dan 60 jaar ging een toename van iAge gepaard met een toename van multimorbiditeit. De onderzoekers ontdekten ook dat de totale hoeveelheid van bepaalde T-cellen en B-cellen, witte bloedcellen die een rol spelen bij de immuunrespons, een vergelijkbare correlatie vertoonden.

Lang leven

Voor een groep deelnemers van 100 jaar en ouder vergeleken de wetenschappers hun iAge met hun werkelijke leeftijd. Van de 19 deelnemers vertoonde 68% een relatief lage iAge-score, terwijl slechts 31% in de hooggeplaatste groep zat. Ter vergelijking: een controlegroep van oudere volwassenen ontdekte dat slechts 23% van de proefpersonen een lage iAge-score had.

Deelnemers van 100 jaar en ouder vertoonden een lagere iAge tegen een aanzienlijk lagere snelheid, wat suggereert dat "iAge geassocieerd is met een uitzonderlijke levensduur."

Immunosenescentie

Immunosenescentie beschrijft de verslechtering en onjuiste functie van het immuunsysteem die gepaard gaat met de leeftijd.

Het eiwit CXCL9, dat banden heeft met immunosenescentie, leverde de grootste input voor het iAge-patroon. CXCL9 is een klein eiwit dat ontstekings- en immuunreacties reguleert. Bij baseline had dit eiwit positieve correlaties met de leeftijd en de niveaus namen significant toe na 60 jaar.

Het onderliggende mechanisme van CXCL9 bij immunosenescentie kan zijn dat de juiste functie van endotheelcellen wordt aangetast. Deze cellen zijn aanwezig in de bekleding van de bloedvaten en hun normale functie is het reguleren van de bloedstroom. Beschadigde endotheelcellen kunnen echter ontstekingsprocessen bevorderen.

Een onderzoek naar de rol van dit eiwit bij muizen toonde aan dat oudere muizen endotheelcellen hadden beschadigd met grotere hoeveelheden CXCL9. Deze beschadigde cellen leidden tot aandoeningen van atherosclerose. Andere studies hebben ook aangetoond dat deze beschadigde endotheelcellen leidden tot een verdikking van de hartspier - dergelijke aandoeningen zijn de voorlopers van hart- en vaatziekten.

De wetenschappers stelden voor dat naarmate de productie van CXCL9 toeneemt met de leeftijd, endotheelcellen beschadigd raken, waardoor de ontstekingssignalen die hart- en vaatziekten veroorzaken toenemen.

Toen de onderzoekers CXCL9 bij de muizen remden, herstelden ze de goede functie van de endotheelcellen echter gedeeltelijk. Dit verhoogt het potentieel van op CXCL9 gerichte therapieën als preventieve maatregel om cellulaire veroudering en ziekte te vertragen.

Toepassing van de iAge-klok

Deze AI-technologie opent de mogelijkheid van vroege diagnose van ontstekingsaandoeningen en achteruitgang van het immuunsysteem. Het kan helpen bij het identificeren van personen met een risico op vroege aanvang van de ziekte en kan leiden tot preventieve maatregelen ter verbetering van de algehele gezondheid. Zoals de auteurs opmerken in hun paper:

"Door kunstmatige-intelligentiemethoden toe te passen op diepe immuunmonitoring van menselijk bloed, genereren we een ontstekingsklok van veroudering, die kan worden gebruikt als een begeleidende diagnose om artsen te informeren over de ontstekingslast van een patiënt en de algehele gezondheidsstatus, vooral die met chronische ziekten."

De generatie van iAge draagt ​​bij aan belangrijke immuungerelateerde inzichten aan een groeiende lijst van verouderende klokken die gezondheidstoestanden voorspellen op basis van biologische processen.