'Relógio de envelhecimento' usa IA para prever a saúde imunológica, o início da doença

relógios digitais e analógicos na parede

  • Um novo relógio biológico depende de biomarcadores relacionados ao sistema imunológico para identificar padrões e risco de doenças inflamatórias crônicas e bem-estar do sistema imunológico.
  • Ao analisar amostras de sangue de 1,001 indivíduos com idades entre 8 e 96 anos, o estudo estabeleceu uma relação entre o relógio inflamatório do envelhecimento (iAge) e a doença total, longevidade e deterioração imunológica.
  • O iAge prevê multimorbidade - o acúmulo de várias doenças inflamatórias crônicas, longevidade e imunosenescência - ou seja, a deterioração relacionada à idade e função inadequada do sistema imunológico.

Os cientistas geraram um algoritmo de inteligência artificial chamado “relógio inflamatório do envelhecimento (iAge)”, que pode prever doenças inflamatórias relacionadas à idade e avaliar a saúde geral do sistema imunológico.

A inflamação crônica sistêmica tem associações comuns com muitas doenças relacionadas à idade, incluindo doenças cardíacas, câncer e doenças neurodegenerativas, como Alzheimer. Isso se deve ao aumento dos níveis de moléculas envolvidas nos processos inflamatórios que se acumulam com a idade, causando danos a longo prazo ao organismo.

O algoritmo para iAge deriva de um exame profundo de vários biomarcadores do sistema imunológico no sangue, bem como da identificação de métricas e padrões associados a essa resposta inflamatória crônica.

O escore iAge fornece aos indivíduos sua idade com base na saúde imunológica e nos níveis inflamatórios, em comparação a um conjunto de valores de referência e em relação à idade em anos. Uma pontuação iAge mais alta indica um potencial aumentado para doenças, enquanto uma pontuação mais baixa sugere um sistema imunológico relativamente saudável.

Os pesquisadores descrevem os benefícios e o funcionamento do dispositivo em um artigo recente na revista Nature Aging. Nazish Sayed e Yingxiang Huang, do Stanford 1000 Immunomes Project da Stanford University's School of Medicine na Califórnia, co-lideraram o estudo.

Edifice Health, a empresa de biotecnologia que desenvolveu este relógio, afirma que também criou uma lista de ações sugeridas, incluindo "combinações específicas de suplementos nutricionais, nutracêuticos, alimentos médicos, medicamentos prescritos e modificação do estilo de vida" para abordar e reduzir o iAge de um indivíduo pontuação.

Valores de referência para iAge

Para criar um ponto de comparação para o iAge, os cientistas usaram dados do Stanford 1000 Immunomes Project, que coletou amostras de sangue de uma coorte longitudinal de 9 anos de 1,001 indivíduos com idades entre 8 e 96 anos.

O artigo observa que, ao contrário da inflamação aguda, que geralmente é causada por infecção e para a qual os cientistas identificaram moléculas específicas relacionadas à resposta, a inflamação crônica não tem um conjunto definido de biomarcadores ligados a essa resposta.

Examinando essas amostras de sangue e ajustando para idade, sexo, índice de massa corporal e outros fatores biológicos, os cientistas foram capazes de conduzir uma análise mais profunda do sistema imunológico e identificar potenciais biomarcadores.

Quais biomarcadores o iAge prevê?

Com um método de comparação não linear, a pontuação de iAge se correlacionou com várias métricas de inflamação, medida pelos níveis das moléculas do sistema imunológico presentes e suas vias associadas.

Multimorbidade

Multimorbidade refere-se ao acúmulo de múltiplas doenças inflamatórias crônicas.

Multimorbidade e iAge demonstraram uma forte correlação. Para indivíduos com mais de 60 anos, um aumento no iAge teve associações com um aumento na multimorbidade. Os pesquisadores também descobriram que a quantidade total de certas células T e células B, células brancas do sangue que desempenham um papel na resposta imunológica, demonstrou uma correlação semelhante.

Longevidade

Para um grupo de participantes com 100 anos ou mais, os cientistas compararam seu iAge com sua idade real. Dos 19 participantes, 68% demonstraram uma pontuação iAge relativamente baixa, enquanto apenas 31% estavam no grupo de classificação alta. Em comparação, um grupo de controle de adultos mais velhos descobriu que apenas 23% dos indivíduos tinham um escore iAge baixo.

Os participantes com 100 anos ou mais exibiram um iAge mais baixo a uma taxa significativamente mais baixa, sugerindo que “o iAge está associado a uma longevidade excepcional”.

Imunosenescência

Imunosenescência descreve a deterioração e função imprópria do sistema imunológico que vem com a idade.

A proteína CXCL9, que tem ligações com a imunosenescência, forneceu a maior contribuição para o padrão iAge. CXCL9 é uma pequena proteína que regula as respostas inflamatórias e imunológicas. No início do estudo, essa proteína teve correlações positivas com a idade, e seus níveis aumentaram significativamente aos 60 anos.

O mecanismo subjacente do CXCL9 na imunosenescência pode ocorrer através do comprometimento da função adequada das células endoteliais. Essas células estão presentes no revestimento dos vasos sanguíneos e sua função normal é regular o fluxo sanguíneo. No entanto, células endoteliais danificadas podem promover processos inflamatórios.

Um exame do papel desta proteína em ratos mostrou que ratos mais velhos tinham células endoteliais danificadas com maiores quantidades de CXCL9. Essas células danificadas levaram a condições de aterosclerose. Outros estudos também descobriram que essas células endoteliais danificadas levam a um espessamento do músculo cardíaco - essas condições são os precursores de doenças cardiovasculares.

Os cientistas propuseram que, à medida que a produção de CXCL9 aumenta com a idade, as células endoteliais são danificadas, aumentando os sinais inflamatórios que causam doenças cardiovasculares.

No entanto, quando os pesquisadores inibiram o CXCL9 nos camundongos, eles restauraram parcialmente a função adequada das células endoteliais. Isso aumenta o potencial das terapias direcionadas ao CXCL9 como uma medida preventiva para retardar o envelhecimento celular e as doenças.

Aplicação do relógio iAge

Esta tecnologia de IA abre a possibilidade de diagnóstico precoce de condições inflamatórias e declínio do sistema imunológico. Pode ajudar a identificar indivíduos com risco de aparecimento precoce da doença e levar a medidas preventivas para melhorar a saúde geral. Como os autores observam em seu artigo:

“Ao aplicar métodos de inteligência artificial ao monitoramento imunológico profundo do sangue humano, geramos um relógio inflamatório do envelhecimento, que pode ser usado como um diagnóstico complementar para informar os médicos sobre a carga inflamatória do paciente e o estado geral de saúde, especialmente aqueles com doenças crônicas.”

A geração do iAge contribui com importantes insights relacionados ao sistema imunológico para uma lista crescente de relógios antigos que prevêem condições de saúde com base em processos biológicos.