„Ceasuri de îmbătrânire” vă spun cât de mult sunteți „mai în vârstă” decât vârsta dvs. cronologică. Cum funcționează?

Ce sunt „ceasurile de îmbătrânire biologică”?

Gândiți -vă la o baterie: bateriile noi încep cu o capacitate de 100%, în ceea ce privește capacitatea lor de a deține în mod fiabil o încărcare, dar această capacitate scade în timp pe măsură ce bateria ciclează și opriți și competează dispozitivele. Vârsta biologică este un concept similar de capacitate, iar instrumentele pe care cercetătorii și clinicienii le folosesc pentru a măsura pentru a măsura ta Capacitatea este cunoscută sub numele de ceasuri de îmbătrânire, cunoscute și sub denumirea de „ceasuri omice” sau „teste de vârstă biologică”.

Deși astfel de ceasuri sunt în dezvoltare, știința vârstei biologice este încă la început. Primele descrieri ale ceasurilor de îmbătrânire a apărut în reviste în 2013. De atunci, cercetătorii au dezvoltat zeci de ceasuri îmbătrânite care măsoară vârsta biologică prin diferite valori, cum ar fi profilurile proteice, funcția sistemului imunitar și Modificări epigeneticecare înseamnă modificări ale ADN -ului care schimbă modul în care funcționează genele fără a schimba codul de bază al ADN -ului.

Cum funcționează ceasurile de îmbătrânire?

Ceasurile de îmbătrânire sunt de obicei construite pe Modele de învățare automată – Modele statistice care recunosc tiparele din date și fac predicții pe baza acestor modele. Aceste modele se bazează pe o tehnică matematică numită regresiecare urmărește să prezică probabilitatea evenimentelor bazate pe multe variabile și importanța lor relativă pentru predicție, cunoscută sub numele de „greutăți”.

În termeni simpli, modelele înmulțesc fiecare variabilă cu greutatea sa și adaugă toate variabilele ponderate pentru a obține probabilitatea. De exemplu, un model de regresie care prezice riscul unei persoane de cancer pulmonar ar putea cântări un istoric de fumat mai aproape de 1, pentru că este Foarte puternic corelat cu cancerul pulmonar Dar ar cântări expunerea la radon mai mică decât fumatul, deoarece nu este la fel de predictiv pentru riscul de cancer pulmonar.

Aceste modele de învățare automată utilizată în ceasurile de îmbătrânire sunt instruite pe mii de puncte de date „biomarker”. Biomarkerii sunt măsurători a anumitor compuși, adesea, dar nu întotdeauna din eșantioane de sânge, care acționează ca o măsură proxy pentru o afecțiune sau un proces biologic. De exemplu, nivelurile mai mari decât cele normale ale proteinei C-reactive și numărul de globule albe din sânge înseamnă, de obicei, că sistemul imunitar răspunde la o infecție. Sângele este o sursă atât de bună de biomarkeri, deoarece circulă prin întregul corp și, în mod inevitabil, ridică semne de boală, a explicat Sun.

Ceasurile sunt, de asemenea, instruite pe vârste cronologice și starea de sănătate dintre persoanele care furnizează probe către setul de date.

Algoritmul analizează aceste date și caută modele – principala forță a învățării automate – înainte de a veni cu un set de reguli cu care să interpreteze noi puncte de date care nu erau incluse în setul de date original. În acest fel, poate face predicții cu privire la sănătatea unei persoane, chiar dacă nu le „cunoaște” vârsta sau starea de sănătate. Poate doar să plece din biomarkeri și modele scoase din datele originale.

Cum funcționează „ceasurile epigenetice”?

Primele ceasuri de îmbătrânire, precum și mulți dintre succesorii lor se bazează pe epigenetică – în special, Date de metilare a ADN -ului. Grupările metil sunt molecule care se fixează pe anumite site -uri din ADN, influențând dacă gena la care sunt atașate este activă.

Ceea ce este esențial este faptul că aceste site -uri pot câștiga sau pierde grupări metil în timp. Modele de metilare variază de -a lungul corpuluiȘi cercetările sugerează că se schimbă în moduri previzibile cu vârsta. Analizând aceste tipare tipice, un ceas epigenetic poate estima vârsta biologică a unui individ. Diferența dintre vârsta lor reală și vârsta prevăzută – numită decalajul de vârstă sau „delta” – determină dacă îmbătrânesc mai repede sau mai lent decât norma sănătoasă.

Un studiu din 2024 în jurnal Epigenomică Detalii patru generații de ceasuri epigenetice:

Prima generație: Instruit doar pe date de metilare și a măsurat doar delta sau diferența dintre vârsta cronologică și vârsta biologică calculată. Ei pot spune cât de mult „mai în vârstă” sau „mai tânăr” arătați în comparație cu o normă.

A doua generație: A adăugat seturi de date în jurul mortalității și condițiilor de sănătate pentru a prezice riscul oamenilor de mortalitate precoce sau afecțiuni legate de vârstă. Un exemplu de ceas de a doua generație este Fenoagecare încorporează seturi de date cu biomarkeri care măsoară funcția ficatului, rinichilor, metabolică și imunitară. Prin adăugarea acestor alte date, fenoagia poate prezice riscul de mortalitate pentru toate cauzele, boli de inimă, cancer, boala Alzheimer și multe altele.

A treia generație: Estimați atât decalajul de vârstă, cât și cât de repede sau încet cineva îmbătrânește în termeni de rată. În timp ce ceasurile de primă generație sunt mai mult un odometru, urmărind cât de departe ai ajuns, aceste ceasuri de a treia generație sunt mai mult ca un vitezometru, spunându-ți cât de repede vei ajunge acolo unde te duci. Exemple includ DunedInPace și Dunedinpacni.

A patra generație: Analizați site -urile specifice de metilare despre care se crede că cauza O parte din defalcarea fiziologică pe care o numim îmbătrânire. Acestea încorporează o tehnică de analiză epigenetică numită randomizare Mendeliană, care încearcă să-și tachineze cauza și efectul și să determine dacă metilarea sau de-metilarea pe anumite site-uri sunt o cauză sau un rezultat al defalcării legate de vârstă. Această analiză permite acestor ceasuri să se deplaseze dincolo de predicție și să înceapă să determine cauzele principale ale îmbătrânirii, spun dezvoltatorii lor.

Ce măsoară alte ceasuri de îmbătrânire?

Modificările de metilare ADN și alți markeri epigenetici sunt Marci de îmbătrâniredar sunt mulți alții. Astfel, alte tipuri de ceasuri de îmbătrânire măsoară biomarkerii acestor repere.

Ceasurile proteomice, de exemplu, caută modele în profilul proteic al individului, de obicei bazate pe probe de sânge. Deoarece proteinele sunt implicate în aproape toate procesele de boală și Proteinele sunt ținta aproape fiecare farmaceutic existentCercetătorii consideră că ceasurile proteomice ar putea zero asupra factorilor efectivi ai îmbătrânirii, potențial descoperind noi ținte de intervenție.

Ceasurile metabolomice măsoară și fac predicții bazate pe profilul dvs. de metaboliți, care sunt produse secundare ale metabolismului, procesul organismului de transformare a nutrienților în energie. Tehnicile de colectare pentru datele metabolomice sunt ieftine și disponibile pe scară largă, ceea ce face ca aceste ceasuri să fie utile pentru studiile pe scară largă a populației.

Alte ceasuri se bazează pe transcriptomice, ceea ce înseamnă că se uită la modelele de activare a genelor bazate pe circulație ARN în corp. În calitate de student absolvent la Universitatea Stanford, Sun a co-autor de un studiu din 2024 în jurnalul Nature despre un algoritm care găsește tipare transcriptomice legate de vârstă în celulele creierului.

Între timp, ceasul Dunedinpacni se bazează pe datele structurii creierului culese din RMN -uri. Unele ceasuri sunt specifice organelor, altele sunt specifice celulelor, iar altele combină alte ceasuri pentru a crea ceasuri de îmbătrânire „multiomice”.

Ce se folosesc ceasurile de îmbătrânire?

Pentru ca ceasurile îmbătrânite să fie utile, „ar trebui să fie atât prognostici – capabili să spună viitorul – și ar trebui să răspundă la intervenții”, a spus a spus Dr. Dan Hendersonmedic de îngrijire primară la Brigham and Women’s Hospital și instructor de medicină la Harvard University Medical School. Cu alte cuvinte, ceasurile ar trebui să prezică cu exactitate riscul de boală și schimbarea pacienților ca răspuns la o persoană care primește un tratament eficient; Dacă tratamentul funcționează, „vârsta” cuiva ar trebui să scadă.

Deocamdată, Sun consideră că cele mai utile aplicații ale ceasurilor de îmbătrânire rămân în laborator. El a spus că aceste instrumente ar putea ajuta în mod fezabil să stabilească dacă un tratament afectează efectiv procesul de îmbătrânire. În loc să urmărească subiecții de studiu de ani de zile pentru a vedea cum un tratament le afectează rezultatele în sănătate, oamenii de știință pot face predicții fiabile bazate pe eșantioane prelevate înainte și la scurt timp după tratament.