Всего один анализ крови может показать биологический возраст каждого органа
Дата рождения показывает, сколько лет вы прожили. Но она не может сказать, насколько хорошо ваше сердце, мозг или почки пережили эти годы. Это объясняется тем, что органы в одном и том же теле могут демонстрировать разную степень биологического старения.
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Medicine, предполагает, что старение оставляет различные следы на микроскопической структуре каждого органа. Ученые использовали эти метки для разработки метода, который может предсказать, какие органы выглядят старше, чем ожидалось, на основании одного образца крови.
Это пока не анализ крови, который можно запросить в больнице. Он также не позволяет отслеживать состояние органа на протяжении многих лет, чтобы напрямую измерить скорость его старения. Вместо этого он оценивает, выглядит ли орган биологически старше или моложе, чем ожидается для хронологического возраста человека.
Группа исследователей под руководством Андре Рендейро, в состав которой также вошли Эрнесто Абила, Ива Бульян и Иминь Чжэн в качестве соавторов, изучила 25 712 микроскопических изображений тканей от 983 умерших доноров. Образцы охватывали 40 типов тканей из 29 органов.
Исследователи обучили модель искусственного интеллекта на образцах тканей людей разного возраста. Со временем система научилась распознавать тонкие структурные изменения, связанные со старением, создав своего рода «тканевые часы» для каждого органа.
Например, если часы определили, что легочная ткань 60-летнего человека похожа на более старую ткань, то это легкое считалось старше, чем ожидалось. В среднем, оценки, полученные с помощью моделей, отличались от фактического возраста доноров примерно на пять лет.
Самое интересное заключалось в том, что эти оценки, по-видимому, отражали не только дату рождения.
Ткани, которые выглядели старше, чем ожидалось, как правило, демонстрировали больше структурных изменений и заболеваний, связанных со старением. К ним относятся атрофия тканей, рубцовое уплотнение, потеря мелких кровеносных сосудов, накопление жира в скелетных мышцах и истончение нервов.
При этом организм не подчинялся единой универсальной модели старения. У некоторых людей признаки старения проявлялись во многих органах. У других же один орган — например, сердце, легкие или желудок — выглядел значительно старше, чем остальная часть тела.
Однако для непосредственной оценки биологического возраста органа обычно требуется инвазивная процедура по сбору ткани.
Чтобы обойти эту проблему, исследователи сопоставили оценки возраста, полученные на основе изображений тканей, с паттернами активности генов в образцах крови тех же доноров. Проще говоря, они искали изменения в активности генов крови, связанные с тем, что орган выглядит старше, чем ожидалось.
«Анализ крови не позволяет напрямую визуализировать орган; он оценивает разницу в возрасте органа посредством выученного соответствия», — сказал Андре Рендейро из CeMM и Института сетевой медицины имени Людвига Больцмана при Венском университете.
Затем они разработали вторую модель, которая оценивала возраст различных органов, используя только данные крови. Наиболее точными оказались её прогнозы для общего старения организма, пищеварительной системы и селезенки.
Чтобы проверить, соответствуют ли эти оценки реальным заболеваниям, исследователи протестировали метод на данных крови здоровых людей и людей с восемью различными заболеваниями. Модели, как правило, присваивали больший возрастной разрыв органам, связанным с каждым заболеванием.
Для людей, перенесших инсульт, модель показала наибольшую разницу в возрасте, связанную с поражением мозга.
Для дальнейшего применения по-прежнему потребуются перспективные исследования, стабильные результаты в различных группах населения и одобрение регулирующих органов. Достижение клинического применения займет «в реальности несколько лет, возможно, около десяти лет», — сказал Рендейро.
На данный момент исследование предполагает, что сведение биологического возраста к одному числу может упустить важную часть картины. Сердце, мозг и почки находятся в одном теле, но они не обязательно воспринимают время одинаково.