'Ora e plakjes' përdor AI për të parashikuar shëndetin imunitar, fillimin e sëmundjes

orë dixhitale dhe analoge në një mur

  • Një orë e re biologjike mbështetet në biomarkerët e lidhur me imunitetin për të identifikuar modelet dhe rrezikun e sëmundjes kronike inflamatore dhe mirëqenien e sistemit imunitar.
  • Duke analizuar mostrat e gjakut nga 1,001 individë të moshës 8-96 vjeç, studimi vendosi një marrëdhënie me orën inflamatore të plakjes (iAge) me sëmundjen totale, jetëgjatësinë dhe përkeqësimin e imunitetit.
  • IAge parashikon multimorbiditetin - akumulimin e sëmundjeve të shumta inflamatore kronike, jetëgjatësinë dhe imunoshencën - domethënë përkeqësimin e lidhur me moshën dhe funksionimin jo të duhur të sistemit imunitar.

Shkencëtarët kanë gjeneruar një algoritëm të inteligjencës artificiale të quajtur "ora inflamatore e plakjes (iAge)" që mund të parashikojë sëmundjet inflamatore të lidhura me moshën dhe të vlerësojë shëndetin e përgjithshëm të sistemit imunitar.

Inflamacioni kronik sistemik ka shoqata të përbashkëta me shumë sëmundje të lidhura me moshën, përfshirë sëmundjet e zemrës, kancerin dhe sëmundjet neurodegjenerative të tilla si Alzheimer. Kjo është për shkak të niveleve të rritura të molekulave të përfshira në proceset inflamatore që grumbullohen me kalimin e moshës, duke shkaktuar dëmtime afatgjata të trupit.

Algoritmi për iAge rrjedh nga një ekzaminim i thellë i biomarkerëve të shumëfishtë të sistemit imunitar në gjak, si dhe identifikimi i metrikave dhe modeleve që lidhen me këtë përgjigje inflamatore kronike.

Një rezultat iAge u siguron individëve moshën e tyre bazuar në shëndetin imunitar dhe nivelet inflamatore, në krahasim me një sërë vlerash referuese dhe në lidhje me moshën e tyre në vite. Një rezultat më i lartë iAge tregon një potencial të rritur për sëmundje, ndërsa një rezultat më i ulët sugjeron një sistem imunitar relativisht të shëndetshëm.

Studiuesit përshkruajnë përfitimet dhe funksionimin e pajisjes në një letër të fundit në revistën Nature Aging. Nazish Sayed dhe Yingxiang Huang, nga Projekti i Imunomave Stanford 1000 në Shkollën e Mjekësisë të Universitetit Stanford, në Kaliforni, bashkë-drejtuan studimin.

Edifice Health, kompania e bioteknologjisë që zhvilloi këtë orë, thotë se ajo gjithashtu ka krijuar një listë të veprimeve të sugjeruara, duke përfshirë "kombinime specifike të shtesave ushqyese, lëndë ushqyese, ushqime mjekësore, ilaçe me recetë dhe modifikim të mënyrës së jetesës" për të adresuar dhe ulur iAge të një individi rezultatin.

Vlerat e referencës për iAge

Për të krijuar një pikë krahasimi për iAge, shkencëtarët përdorën të dhëna nga Projekti Stanford 1000 Immunomes, i cili mblodhi mostrat e gjakut nga një grup gjatësor 9-vjeçar prej 1,001 subjekteve midis moshave 8 dhe 96 vjeç.

Punimi vëren se ndryshe nga inflamacioni akut, i cili shpesh është për shkak të infeksionit dhe për të cilin shkencëtarët kanë identifikuar molekula specifike të lidhura me përgjigjen, inflamacioni kronik nuk ka një grup të përcaktuar të biomarkerëve të lidhur me këtë përgjigje.

Duke ekzaminuar këto mostra të gjakut dhe duke u përshtatur për moshën, seksin, indeksin e masës trupore dhe faktorë të tjerë biologjikë, shkencëtarët ishin në gjendje të bënin një analizë më të thellë të sistemit imunitar dhe të identifikonin biomarkerët e mundshëm.

Çfarë biomarkerësh parashikon iAge?

Me një metodë krahasimi jolineare, rezultati iAge lidhej me metrikë të shumëfishtë të inflamacionit, të matura nga nivelet e molekulave aktuale të sistemit imunitar dhe rrugët e tyre shoqëruese.

Multimorbiditeti

Multimorbiditeti i referohet akumulimit të sëmundjeve të shumta inflamatore kronike.

Multimorbiditeti dhe iAge demonstruan një korrelacion të fortë. Për subjektet më të vjetër se 60 vjet, një rritje në iAge kishte shoqërime me një rritje të multimorbiditetit. Studiuesit gjithashtu zbuluan se sasia totale e disa qelizave T dhe qelizave B, qelizat e bardha të gjakut që luajnë një rol në përgjigjen imune, demonstroi një korrelacion të ngjashëm.

Jetëgjatësia

Për një grup pjesëmarrësish të moshës 100 vjeç e lart, shkencëtarët krahasuan iAge të tyre me moshën e tyre reale. Nga 19 pjesëmarrës, 68% demonstruan një rezultat relativisht të ulët të iAge, ndërsa vetëm 31% ishin në grupin e rangut të lartë. Në krahasim, një grup kontrolli i të rriturve të moshuar zbuloi se vetëm 23% e subjekteve kishin një rezultat të ulët iAge.

Pjesëmarrësit e moshës 100 vjeç e lart shfaqën një iAge më të ulët me një normë dukshëm më të ulët, duke sugjeruar që "iAge shoqërohet me jetëgjatësi të jashtëzakonshme".

Imunoshencë

Imunoshencënia përshkruan përkeqësimin dhe funksionimin e pahijshëm të sistemit imunitar që vjen me moshën.

Proteina CXCL9, e cila ka lidhje me imunoshencën, siguroi kontributin më të madh në modelin iAge. CXCL9 është një proteinë e vogël që rregullon përgjigjet inflamatore dhe imune. Në fillim, kjo proteinë kishte korrelacione pozitive me moshën, dhe nivelet e saj u rritën ndjeshëm në 60 vjet.

Mekanizmi themelor i CXCL9 në imunoshencën mund të jetë përmes dëmtimit të funksionit të duhur të qelizave endoteliale. Këto qeliza janë të pranishme në rreshtimin e enëve të gjakut, dhe funksioni i tyre normal është të rregullojnë rrjedhën e gjakut. Sidoqoftë, qelizat endoteliale të dëmtuara mund të nxisin procese inflamatore.

Një ekzaminim i rolit të kësaj proteine ​​tek minjtë tregoi se minjtë e moshuar kishin dëmtuar qelizat endoteliale me sasi më të madhe të CXCL9. Këto qeliza të dëmtuara çuan në gjendje të aterosklerozës. Studime të tjera kanë zbuluar gjithashtu që këto qeliza të dëmtuara endoteliale çuan në një trashje të muskujve të zemrës - kushte të tilla janë pararendësit e sëmundjeve kardiovaskulare.

Shkencëtarët propozuan që ndërsa prodhimi i CXCL9 rritet me rritjen e moshës, qelizat endoteliale dëmtohen, duke rritur sinjalet inflamatore që shkaktojnë sëmundje kardiovaskulare.

Sidoqoftë, kur studiuesit frenuan CXCL9 në minj, ata pjesërisht rikthyen funksionimin e duhur të qelizave endoteliale. Kjo ngre potencialin e terapive të synuara nga CXCL9 si një masë parandaluese për të vonuar plakjen qelizore dhe sëmundjen.

Zbatimi i orës iAge

Kjo teknologji AI hap mundësinë e diagnostikimit të hershëm të kushteve inflamatore dhe rënies së sistemit imunitar. Mund të ndihmojë në identifikimin e individëve në rrezik të shfaqjes së hershme të sëmundjes dhe të çojë në masa parandaluese për përmirësimin e shëndetit të përgjithshëm. Siç vërejnë autorët në punimin e tyre:

"Duke aplikuar metoda të inteligjencës artificiale në monitorimin e imunitetit të thellë të gjakut të njeriut, ne krijojmë një orë inflamatore të plakjes, e cila mund të përdoret si një diagnostikues shoqërues për të informuar mjekët për barrën inflamatore të një pacienti dhe statusin e përgjithshëm shëndetësor, veçanërisht ata me sëmundje kronike."

Gjenerimi i iAge kontribuon në njohuri të rëndësishme të lidhura me imunitetin në një listë në rritje të orëve të plakura që parashikojnë kushtet shëndetësore bazuar në proceset biologjike.