Вчені навчилися визначати за аналізом крові ступінь старіння кожного органу тіла. Результати вражають

Вони показують, що органи людини старіють по-різному. Деякі з цих закономірностей можна виявити за допомогою аналізу крові.

Легені, нирки, підшлункова залоза, мозок та інші органи можуть старіти за різними графіками, і штучний інтелект тепер може виявляти деякі з цих відмінностей у мікроскопічній структурі людських тканин.

Дослідники з Науково-дослідного центру молекулярної медицини CeMM Австрійської академії наук та Інституту мережевої медицини імені Людвіга Больцмана (LBI-NetMed) Віденського університету розробили засновані на штучному інтелекті «тканинні годинники», які оцінюють біологічний вік окремих органів за гістологічними зображеннями.

Вивчивши понад 25 000 зображень, що охоплюють 40 типів тканин, дослідники виявили, що органи старіють нерівномірно, і деякі з цих закономірностей старіння можна також визначити за кров’ю. Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature Medicine і можуть сприяти моніторингу захворювань та більш ранній діагностиці, пише портал scitechdaily.

Для проведення дослідження головний дослідник CeMM та LBI-NetMed Андре Рендейро та співавтори Ернесто Абіла, Іва Бульян та Імінь Чжен поєднали штучний інтелект з однією з найбільших у світі колекцій зображень людських тканин. Раніше підходи до вивчення біологічного старіння часто зосереджувалися на молекулярних змінах, таких як метилювання ДНК або експресія генів. У цьому дослідженні, навпаки, було поставлено питання, чи містить фізична архітектура тканин власну історію старіння.

Було зібрано зразки від 983 осіб із 40 типів тканин, включаючи мозок, серце, легені, підшлункову залозу, шкіру та кишечник. Ці зразки були перетворені на цифрові зображення з високою роздільною здатністю зрізів тканин, що демонструють мікроскопічну організацію кожного органу. Вік виявився найсильнішим фактором, що впливає на зовнішній вигляд тканин усіх 40 типів. Ці закономірності дозволили створити «тканинний годинник», здатний оцінювати біологічний вік окремо для кожного органу.

Загалом для тканин середня похибка прогнозування, отримана за допомогою цих біологічних годинників, становила 4,9 року. Вони перевершили існуючі оцінки старіння на основі ДНК у плані виявлення патологій, специфічних для окремих тканин.

«Наші тканини зберігають напрочуд детальну інформацію про процес старіння», — каже Андре Рендейро, головний дослідник у CeMM та провідний автор дослідження. – Поєднуючи гістологічні зображення зі штучним інтелектом, ми можемо виявляти закономірності біологічного старіння, невидимі для людського ока, і починати розуміти, як старіння протікає по-різному в різних частинах тіла.

Результати показали, що старіння протікає по-різному залежно від тканини. У легенях, нирках, підшлунковій залозі та надниркових залозах ознаки прискореного старіння проявлялися вже у віці від 20 до 40 років, тоді як в інших тканинах спостерігалися складніші закономірності з пізнішими піками. У матці особливо виражені зміни спостерігалися в період менопаузи.

Дослідники виявили зв’язок між старінням окремих тканин і захворюваннями. Наприклад, ниркова недостатність була пов’язана з прискореними процесами старіння в кількох тканинах, а діабет мав особливо сильний вплив на підшлункову залозу.

Дослідники задалися питанням, чи можна виявити ці специфічні для органів закономірності старіння в крові. Вони зіставили профілі експресії генів у крові з різницею у віці тканин, виміряною гістологічно у тих самих людей, і використали об’єднану інформацію для побудови предикторів біологічного віку тканин на основі даних лише крові.

Це концептуальний прорив: використання мови старіння тканин, отриманої з зображень, та переклад її у зрозумілий формат звичайного аналізу крові, — пояснює співавторка Іва Бульян.

Фактори, засновані на аналізі крові, виявили закономірності старіння, пов’язані з хворобою Альцгеймера, хворобою Крона, муковісцидозом, васкулітом, діабетом та інсультом. У людей із хворобою Альцгеймера найбільш виражений сигнал старіння спостерігався у головному мозку, тоді як хвороба Крона була пов’язана з прискореним старінням усього шлунково-кишкового тракту.

Дослідження процесів старіння тканин може допомогти у розробці майбутніх діагностичних методів.

Подібні підходи можуть сприяти розробці малоінвазивних тестів, що дозволяють відстежувати стан органів і прогресування захворювань за допомогою аналізу крові.

У роботі також показано, як штучний інтелект може пов’язувати патологію, експресію генів та клінічну інформацію у великих масштабах.