„Stárnoucí hodiny“ mohou předpovídat vaše riziko nemoci a předčasné smrti. Tady je to, co vědět.
Pokud chcete znát svůj chronologický věk, jednoduše spočítejte svíčky na příští narozeninový dort. Výpočet biologického věku je však trochu komplikovanější.
Chronologický věk je počet let mezi vaším narozením a nyní; Je to čistě založené na čase. Biologický věk na druhé straně popisuje Progresivní rozpis fyziologických a molekulárních systémů jednotlivce v průběhu času;; Je to míra toho, jak je tělo „stárnutím“. Cílem výpočtu je odpovědět na otázku, jak dobře fungují vaše systémy, orgány a buňky ve srovnání s průměrnou zdravou základní linií.
„Biologický věk je notoricky těžké definovat, protože je to do značné míry koncepční představa,“ řekl Eric SunAsistent asistenta biomedicínského inženýrství na MIT, kde zahájí novou laboratoř od roku 2026. Koncept vyžaduje, abyste méně přemýšleli o čisté chronologii a více o tom, jak vaše tělo v průběhu času funguje a jaká by vaše rizika a zranitelnosti pro různé nemoci mohly být v budoucnu, řekl.
Vědci vymysleli řadu „hodin“ zaměřených na stanovení biologického věku lidí. Takto fungují a proč by mohli být užiteční.
Co jsou „biologické stárnutí“?
Pomyslete na baterii: nové baterie začínají na 100% kapacitě, pokud jde o jejich schopnost spolehlivě udržovat náboj, ale tato kapacita v průběhu času klesá, když se baterie zapíná a vypíná a pohánějí zařízení. Biologický věk je podobný koncept kapacity a nástroje vědci a kliničtí lékaři používají k měření vaše Kapacita jsou známá jako stárnoucí hodiny, známé také jako „Omic Clocks“ nebo „testy biologického věku“.
Ačkoli se takové hodiny vyvíjejí, věda o biologickém věku je stále v plenkách. První popisy stárnoucích hodin objevil se v časopisech v roce 2013. Od té doby vědci vyvinuli desítky stárnoucích hodin, které měří biologický věk prostřednictvím různých metrik, jako jsou profily proteinů, funkce imunitního systému a Epigenetické modifikaceVýznam změn DNA, které mění, jak fungují geny bez změny základního kódu DNA.
Jak fungují stárnoucí hodiny?
Stárnoucí hodiny jsou obvykle postaveny modely strojového učení – Statistické modely, které rozpoznávají vzorce v datech a vytvářejí předpovědi na základě těchto vzorců. Tyto modely jsou založeny na matematické technice nazvané regresekterý se snaží předpovídat pravděpodobnost událostí založených na mnoha proměnných a jejich relativní význam pro predikci, známou jako „závaží“.
Zjednodušeně řečeno, modely vynásobí každou proměnnou svou hmotností a přidávají všechny vážené proměnné, aby se získala vaše pravděpodobnost. Například regresní model předpovídající riziko rakoviny plic člověka může vážit anamnézu kouření blíže k 1, protože je to velmi silně koreloval s rakovinou plic ale by se vystavovala radon s váhou nižší než kouření, protože to není tak prediktivní pro riziko rakoviny plic.
Tyto modely strojového učení používané ve stárnoucích hodinách jsou vyškoleny na tisících datových bodů „biomarker“. Biomarkery jsou měření určitých sloučenin, často, ale ne vždy ze vzorků krve, které působí jako proxy opatření pro stav nebo biologický proces. Například vyšší než normální hladiny C-reaktivního proteinu C-reaktivního a bílého krvinek obvykle znamenají, že imunitní systém reaguje na infekci. Krev je tak dobrým zdrojem biomarkerů, protože cirkuluje celým tělem a nevyhnutelně vyzvedává známky nemoci, vysvětlilo SUN.
Hodiny jsou také vyškoleny na chronologický věk a zdravotní status lidí, kteří poskytují vzorky do datové sady.
Algoritmus analyzuje tato data a hledá vzory – hlavní sílu strojového učení – předtím, než přijde s sadou pravidel, s nimiž lze interpretovat nové datové body, které nebyly zahrnuty do původního datového souboru. Tímto způsobem může učinit předpovědi o zdraví dané osoby, i když „neví“ svůj věk nebo zdravotní stav. Může prostě odejít z biomarkerů a vzorů vytažených z původních dat.
Jak fungují „epigenetické hodiny“?
První stárnoucí hodiny, stejně jako mnoho jejich nástupců, jsou založeny na epigenetice – konkrétně, konkrétně, Data methylace DNA. Methylové skupiny jsou molekuly, které se zachycují na určitá místa v DNA, což ovlivňuje, zda je gen, ke kterým je připojen, aktivní.
Klíčem je to, že tyto stránky mohou v průběhu času získat nebo ztratit methylové skupiny. Methylační vzorce měnit se po celém těleA výzkum naznačuje, že se mění předvídatelnými způsoby s věkem. Analýzou těchto typických vzorců může epigenetické hodiny odhadnout biologický věk jednotlivce. Rozdíl mezi jejich skutečným věkem a předpokládaným věkem – nazývaným věkovou mezerou nebo „delta“ – určuje, zda stárnou rychleji nebo pomalejší než zdravá norma.
Studie 2024 v časopise Epigenomika Podrobnosti čtyři generace epigenetických hodin:
První generace: Vyškoleno pouze na údaje o methylaci a měřilo pouze delta nebo rozdíl mezi chronologickým věkem a vypočítaným biologickým věkem. Mohou říct, kolik „starší“ nebo „mladší“ vypadáte ve srovnání s normou.
Druhá generace: Přidané soubory dat týkající se úmrtnosti a zdravotních stavů, které předpovídají riziko včasné úmrtnosti nebo podmínek souvisejících s věkem. Příklad hodin druhé generace je Fenoagekterý zahrnuje datové sady s biomarkery měřícími játra, ledviny, metabolické a imunitní funkce. Přidáním těchto dalších údajů může fenoaage předpovídat riziko úmrtnosti na všechny příčiny, srdeční choroby, rakoviny, Alzheimerovy choroby a další.
Třetí generace: Odhadte věkovou mezeru a jak rychle nebo pomalu někdo stárne, pokud jde o rychlost. Zatímco hodiny první generace jsou spíše kilometry, sledují, jak daleko jste šli, tyto hodiny třetí generace jsou spíše jako rychloměr a řeknou vám, jak rychle se dostanete tam, kam jdete. Příklady zahrnují dunedinpace a Dunedinpacni.
Čtvrtá generace: Analyzovat konkrétní methylační místa, o nichž se předpokládá příčina Některé z fyziologického zhroucení nazýváme stárnutí. Zahrnují techniku epigenetické analýzy zvanou Mendelian Randomizace, která se snaží škádlit příčinu a následky a určit, zda methylace nebo de-methylace na některých místech je příčinou nebo výsledek rozpadu souvisejícího s věkem. Tato analýza umožňuje těmto hodinám překročit predikci a začít určovat kořenové příčiny stárnutí, říkají jejich vývojáři.
Co měří další stárnoucí hodiny?
Změny methylace DNA a dalších epigenetických markerů jsou Charakteristické znaky stárnutíAle existuje mnoho dalších. Jiné typy stárnoucích hodin tedy měří biomarkery těchto charakteristických znaků.
Proteomické hodiny například hledají vzory v profilu proteinu jednotlivce, obvykle založené na vzorcích krve. Protože proteiny jsou zapojeny do téměř všech procesů nemoci a Proteiny jsou cílem téměř každé existující farmaceutickéVědci si myslí, že proteomické hodiny by mohly nulové na skutečné řidiče stárnutí a potenciálně odhalit nové cíle pro zásah.
Metabolomické hodiny měří a vytvářejí předpovědi na základě vašeho profilu metabolitů, což jsou vedlejší produkty metabolismu, proces těla přeměny živin na energii. Sběrné techniky pro metabolomická data jsou levné a široce dostupné, což činí tyto hodiny užitečné pro rozsáhlé populační studie.
Další hodiny jsou založeny na transkriptomice, což znamená, že se dívají na vzorce aktivace genů založené na cirkulaci RNA v těle. Jako postgraduální student na Stanfordské univerzitě spoluautoroval SUN studii 2024 v časopise Nature o algoritmu, který Najde transkriptomické vzorce související s věkem v mozkových buňkách.
Mezitím jsou hodiny Dunedinpacni založeny na datech struktury mozku shromážděných z MRI. Některé hodiny jsou specifické pro orgány, některé jsou specifické pro buňky a jiné kombinují další hodiny a vytvářejí „multiomické“ stárnoucí hodiny.
Na co se používají stárnoucí hodiny?
Aby byly užitečné stárnutí hodin, „museli by být oba prognostičtí – schopni říct budoucnost – a museli by reagovat na zásahy,“ řekl Dr. a HendersonLékař primární péče v Brigham a ženské nemocnici a instruktor medicíny na Harvard University Medical School. Jinými slovy, hodiny by musely přesně předpovídat riziko onemocnění pacientů a posunout v reakci na osobu, která dostává účinnou léčbu; Pokud léčba funguje, „věk“ by měl klesnout.
Prozatím si Sun myslí, že nejužitečnější aplikace stárnoucích hodin zůstávají v laboratoři. Řekl, že tyto nástroje by mohly potenciálně pomoci určit, zda léčba skutečně ovlivňuje proces stárnutí. Namísto sledování studijních subjektů po celá léta, aby zjistili, jak léčba ovlivňuje jejich zdravotní výsledky, mohou vědci učinit spolehlivé předpovědi založené na vzorcích odebraných před a krátce po léčbě.
Ani Henderson, ani Sun si nemyslí, že moderní stárnoucí hodiny nejsou připraveny k klinickému použití. V datech je stále příliš mnoho hluku, příliš velký potenciál pro vyvození vadných závěrů o tom, co řídí stárnutí a co s ním právě spojuje, řekl Henderson Live Science. Pokud by stárnoucí hodiny byly použity k pomoci lékařům určit, jaký léčebný kurz pacient potřebuje, falešné pozitivy by mohly vést k zbytečnému lékařskému zásahu.
Sun řekl Live Science, že věří, že budoucí hodiny, které se přizpůsobí pacientům, budou mít podobnosti s kauzálními hodinami čtvrté generace, které již existují.
„Nebude to jen biomarkery pro to, jak celé tělo nebo dokonce jednotlivé systémy stárnou,“ řekl, „ale více biomarkerů pro různé funkce v orgánu.“
Tento článek je pouze pro informační účely a nemá za cíl nabídnout lékařskou pomoc.
