Tyrėjai sukūrė mašininio mokymosi pagrįstą kraujo tyrimą, kurio metu analizuojama daugiau nei 200 baltymų, siekiant įvertinti žmogaus biologinio senėjimo greitį, kurį, pasak komandos, galima panaudoti norint įvertinti asmens riziką susirgti 18 pagrindinių su amžiumi susijusių ligų ir per anksti mirti nuo bet kokia priežastis.
Darbas padeda patvirtinti, kad proteomas – visas tam tikru metu organizme esančių baltymų rinkinys – naudojamas kaip tikslus žmogaus amžiaus matuoklis ne metais, o pagal tai, kaip veikia jo ląstelės.
Išvados suteikia įžvalgos apie biologinius kelius, dėl kurių žmogus suserga daugybe su amžiumi susijusių ligų, atveria duris geriau suprasti, kaip genai ir aplinka sąveikauja senstant, ir gali padėti mokslininkams sukurti su amžiumi susijusių ligų gydymo būdus ir įvertinti jų veiksmingumą.
Nors bandymas šiuo metu taikomas tik tyrimų laboratorijai, komanda stengiasi jį sukurti taip, kad kiekvienas galėtų užsisakyti gydytojo kabinete.
Austinas Argentieri, Masačusetso bendrosios ligoninės Analitinės ir transliacinės genetikos skyriaus medicinos bendradarbis HMS, yra pagrindinis tyrimo, paskelbto rugpjūčio 8 d., autorius. Gamtos medicina ir toliau aptaria savo komandos išvadas.
Į kokį klausimą norėjote atsakyti atlikdami šį tyrimą?
Ar galime sukurti proteominį senėjimo laikrodį, kuris padėtų numatyti įprastų su amžiumi susijusių ligų riziką?
Amžius yra pagrindinis veiksnys, lemiantis dažniausiai pasitaikančias lėtines ligas, tačiau jis yra netobulas senėjimo pakaitalas, kuris yra su amžiumi susijusių daugialypiškumo (daugiau nei vienos lėtinės sveikatos būklės) ir mirtingumo priežastis.
Senėjimą galima tiksliau įvertinti naudojant „omikos duomenis, kad būtų galima užfiksuoti asmens biologinį funkcionavimą, palyginti su numatomu funkcionavimo lygiu tam tikrame chronologiniame amžiuje.
Nors labiausiai paplitę biologinio senėjimo laikrodžiai naudoja DNR metilinimą, baltymų kiekis gali suteikti tiesiogiškesnę mechaninę ir funkcinę senėjimo biologijos įžvalgą. Be to, proteomas yra labiausiai paplitęs vaistų kūrimo tikslas.
Tačiau ankstesni proteominio amžiaus laikrodžio tyrimai nebuvo patvirtinti nepriklausomai populiacijose, turinčiose skirtingą genetinę ir geografinę aplinką.
Iki šiol nė vienas iš jų nebuvo sukurtas didelėse ar gerai veikiančiose bendrosiose populiacijos pavyzdžiuose, kurie leistų atlikti asociacijų tyrimus įvairiuose su amžiumi susijusių sutrikimų, daugialypiškumo ir mirtingumo spektruose.
Ką radai?
Sukūrėme mašininio mokymosi modelį, kuris naudoja kraujo proteominę informaciją, kad įvertintume proteominį amžiaus laikrodį didelėje JK biobanko dalyvių imtyje. Mūsų imtyje buvo 45 441 dalyvis nuo 40 iki 70 metų amžiaus.
Toliau patvirtinome šį modelį dviejuose biobankuose visame pasaulyje: 3 977 30–80 metų amžiaus dalyvių iš Kinijos Kadoorie Biobank ir 1 990 dalyvių nuo 20 iki 80 metų iš FinnGen biobanko Suomijoje. Šie biobankai yra geografiškai ir genetiškai skirtingos populiacijos, kurių amžius ir sergamumo profiliai skiriasi nuo JK Biobanko.
Mes nustatėme 204 baltymus, kurie tiksliai prognozuoja chronologinį amžių, ir toliau nustatėme 20 su senėjimu susijusių baltymų rinkinį, kuris užfiksuoja 91% didesnio modelio amžiaus numatymo tikslumo.
Mes parodėme, kad mūsų proteominis amžiaus laikrodis parodė panašų amžiaus prognozavimo tikslumą nepriklausomiems dalyviams iš Kinijos ir Suomijos, palyginti su jo veikimu JK Biobanke.
Mes nustatėme, kad proteominis senėjimas buvo susijęs su 18 pagrindinių lėtinių ligų, įskaitant širdies, kepenų, inkstų ir plaučių ligas; diabetas; neurodegeneracija, pvz., Alzheimerio liga; ir vėžys, taip pat daugelio ligų ir mirtingumo dėl visų priežasčių rizika.
Proteominis senėjimas taip pat buvo susijęs su su amžiumi susijusiais biologinių, fizinių ir kognityvinių funkcijų rodikliais, įskaitant telomerų ilgį, silpnumo indeksą ir keletą pažinimo testų.
Kokios klinikinės jūsų darbo pasekmės?
Pateikiame keletą didžiausių ir išsamiausių iki šiol įrodymų, įrodančių, kad proteominis senėjimas yra įprastas biologinis požymis, susijęs su daugybe su amžiumi susijusių funkcinių savybių, sergamumo ir mirtingumo.
Taip pat pateikiame keletą pirmųjų įrodymų, kad proteominis amžiaus laikrodis gali būti labai apibendrintas įvairiose genetinių protėvių, amžiaus intervalų ir sergamumo profilių žmonių populiacijose.
Daugialypės ligos yra svarbi klinikinės ir gyventojų sveikatos problema, turinti didelę įtaką sveikatos priežiūros išlaidoms. Mūsų proteominis laikrodis suteikia mums pirmąją įžvalgą apie kelius, kurie sudaro biologinį daugelio ligų pagrindą.
Netolimoje ateityje proteominiai amžiaus laikrodžiai gali būti naudojami tiriant genetikos ir aplinkos santykį senstant, suteikiant naujų įžvalgų apie senėjimo ir daugialypės ligos priežastis per visą gyvenimą.
Svarbus būdas taip pat bus naudoti proteominius laikrodžius kaip biologinį žymeklį, skirtą prevencinių intervencijų, skirtų senėjimui ir daugeliui ligų, veiksmingumui užtikrinti.
Be to, proteominiai laikrodžiai gali būti naudojami siekiant paspartinti vaistų kūrimą ir klinikinius tyrimus, nustatant didelės ir mažos rizikos pacientus. Pavyzdžiui, per ateinančius 10–15 metų Alzheimerio liga išsivystė mažiau nei 1 proc.