1198
Органи в одному й тому самому тілі можуть старіти по-різному, і нове дослідження показує, що це можна побачити за одним зразком крові. Команда вчених описала в журналі Nature Medicine метод, який за допомогою штучного інтелекту оцінює, які органи виглядають біологічно старшими або молодшими за паспортний вік людини, використовуючи лише дані з крові. Про роботу розповідає ScienceAlert.
Це ще не аналіз, який можна замовити в лікарні, і він не відстежує, як орган старіє з роками. Натомість метод оцінює, чи виглядає конкретний орган біологічно старшим або молодшим, ніж очікується для певного хронологічного віку.
Як ШІ навчили «бачити» вік органів
Команда під керівництвом Андре Рендейру (André Rendeiro), разом із співпершими авторами Ернесто Абілою (Ernesto Abila), Івою Булян (Iva Buljan) та Їміном Чженом (Yimin Zheng), проаналізувала 25 712 мікроскопічних зображень тканин від 983 померлих донорів. Зразки охоплювали 40 типів тканин із 29 органів.
Дослідники тренували модель штучного інтелекту на зразках людей різного віку. З часом система навчилася розпізнавати тонкі структурні зміни, пов’язані зі старінням, і фактично створила своєрідний «тканинний годинник» для кожного органа.
Якщо, наприклад, легенева тканина 60-річної людини за структурою більше нагадувала зразки від значно старших людей, така легеня вважалася біологічно старшою за очікувану. У середньому оцінки моделі відрізнялися від реального віку донорів приблизно на п’ять років.
Важливо, що ці оцінки відображали не лише дату народження. Тканини, які виглядали старшими за очікуване, частіше мали зміни, пов’язані зі старінням і хворобами: зменшення об’єму тканини, рубцеподібне ущільнення, втрату дрібних судин, накопичення жиру в скелетних м’язах, стоншення нервів.
При цьому організм не старів за єдиним універсальним сценарієм. У частини людей ознаки прискореного старіння спостерігалися в багатьох органах одночасно. В інших значно «старішим» виглядав лише один орган — наприклад, серце, легені або шлунок.
Від тканин до крові: другий рівень моделі
Прямо оцінити біологічний вік органа зазвичай можна лише за допомогою інвазивної біопсії. Щоб обійти цю проблему, дослідники зіставили вікові оцінки, отримані зі зображень тканин, із профілями активності генів у зразках крові тих самих донорів.
Простіше кажучи, вони шукали зміни в активності генів у крові, які збігалися з тим, що певний орган виглядав старшим за очікуване. На основі цих відповідностей команда створила другу модель, яка оцінює «вік» різних органів уже тільки за даними крові.
Найточнішими виявилися прогнози для загального старіння організму, травної системи та селезінки. Як пояснив Рендейру в коментарі для ScienceAlert, зразок крові не дає прямого зображення органа, а лише оцінює «віковий розрив» через вивчені відповідності між кров’ю та тканиною.
Перевірка на реальних захворюваннях
Щоб з’ясувати, чи відображають ці оцінки реальні хвороби, дослідники протестували метод на даних крові здорових людей і пацієнтів із вісьмома різними медичними станами.
Загалом моделі призначали більші «вікові розриви» саме тим органам, які пов’язані з конкретним захворюванням. У людей, які перенесли інсульт, найбільший розрив модель приписувала мозку. У пацієнтів із хворобою Крона старішими виглядали стравохід, шлунок, тонка кишка та товста кишка.
У групі з хворобою Альцгеймера лише мозок мав значно підвищений біологічний вік порівняно з очікуваним. Такі збіги свідчать, що кров може нести відбиток процесів, які відбуваються глибоко всередині органів.
Водночас те, що орган виглядає старшим, не означає, що прискорене старіння спричинило хворобу. Можливо, саме захворювання «постарило» орган, або обидва процеси розвивалися паралельно.
Обмеження методу і шлях до клініки
Раніше вчені вже пропонували оцінювати вік органів за аналізами крові, зокрема за рівнем циркулюючих білків. Одне з таких досліджень пов’язувало «старший» біологічний вік мозку з підвищеним ризиком смерті. Водночас наявні комерційні тести біологічного віку часто дають дуже різні результати.
Нова робота також має суттєві обмеження. Більшість тканин були зібрані вже після смерті, а дослідники не спостерігали за одними й тими самими людьми впродовж їхнього життя. Кров’яний метод переважно перевіряли на пацієнтах, у яких діагноз уже був встановлений, тож поки невідомо, чи здатен тест виявляти хвороби до появи симптомів.
Для виходу в клінічну практику потрібні проспективні дослідження, стабільні результати в різних популяціях і регуляторне схвалення. За оцінкою Рендейру, до реального медичного застосування може минути «реалістично кілька років, можливо, близько десятиліття».
Автори роботи — Абіла, Іва Булян, Їмін Чжен і Рендейру — заявили про наявність патенту, пов’язаного з цією розробкою, що є потенційним конфліктом інтересів.
Поки що дослідження показує, що зводити біологічний вік людини до одного числа може бути надто спрощено. Серце, мозок і нирки живуть в одному тілі, але, схоже, переживають час по-різному.
Один аналіз крові показав різний біологічний вік органів з’явилася спочатку на Цікавості.
