Один анализ крови может показать биологический возраст отдельных органов
Органы одного человека могут стареть с разной скоростью. Сердце, мозг, лёгкие или почки могут иметь разный биологический возраст, который не всегда совпадает с количеством прожитых лет. Новое исследование показало, что признаки такого старения можно выявлять с помощью искусственного интеллекта, а в перспективе — оценивать состояние отдельных органов по одному образцу крови.
Исследовательская группа под руководством Андре Рендейру проанализировала 25 712 микроскопических изображений тканей, полученных от 983 умерших доноров. В исследование вошли 40 типов тканей, относящихся к 29 органам.
На основе этих данных была обучена модель искусственного интеллекта, способная распознавать изменения в микроскопической структуре тканей, связанные с возрастом. Для каждого органа исследователи фактически создали собственные «биологические часы».
Каждый орган стареет по-своему
Модель оценивала, насколько структура ткани соответствует возрасту человека. Если, например, лёгкое 60-летнего человека по своим характеристикам напоминало ткань более пожилого человека, его биологический возраст считался выше ожидаемого.
В среднем оценки модели отличались от реального возраста доноров примерно на пять лет.
При этом признаки повышенного биологического возраста были связаны с характерными возрастными изменениями тканей. Среди них — уменьшение объёма тканей, фиброз, сокращение количества мелких кровеносных сосудов, накопление жира в скелетных мышцах и истончение нервной ткани.
Результаты также показали, что организм не стареет по единому сценарию. У некоторых людей признаки ускоренного старения наблюдались сразу в нескольких органах, тогда как у других значительно старше своего календарного возраста выглядел только один орган.
Биологический возраст органов попытались определить по крови
Обычно для оценки состояния конкретного органа необходимо получить образец его ткани, что требует инвазивной процедуры. Чтобы обойти это ограничение, исследователи сопоставили результаты анализа тканей с особенностями активности генов в образцах крови тех же доноров.
На этой основе была создана вторая модель, которая пытается оценивать биологический возраст различных органов, используя только данные анализа крови.
Наиболее точные результаты система показала при оценке общего биологического возраста организма, состояния пищеварительной системы и селезёнки.
Затем метод проверили на данных здоровых людей и пациентов с восемью различными заболеваниями. В большинстве случаев модель выявляла наиболее выраженное увеличение биологического возраста именно у органов, связанных с соответствующим заболеванием.
Например, у людей, перенёсших инсульт, наибольший разрыв между календарным и предполагаемым биологическим возрастом был обнаружен у мозга. У пациентов с болезнью Крона повышенные показатели были выявлены у пищевода, желудка, тонкой и толстой кишки. В группе с болезнью Альцгеймера статистически значимое увеличение биологического возраста наблюдалось только у мозга.
Однако эти результаты не означают, что ускоренное старение обязательно стало причиной заболевания. Болезнь сама могла привести к возрастным изменениям органа, либо оба процесса могли развиваться одновременно.
До клинического применения ещё далеко
Новый метод пока нельзя использовать как обычный медицинский анализ. Исследование имеет ряд важных ограничений: большинство тканей было получено после смерти доноров, а исследователи не наблюдали за одними и теми же людьми в течение многих лет.
Кроме того, метод анализа крови в основном проверяли на людях, у которых заболевание уже было диагностировано. Пока неизвестно, сможет ли такой подход выявлять возрастные изменения или болезни ещё до появления симптомов.
Для клинического применения потребуются дополнительные долгосрочные исследования, проверка метода на разных группах населения и получение необходимых разрешений.
Тем не менее работа показывает, что биологический возраст человека нельзя свести к одному числу. Сердце, мозг, лёгкие и другие органы могут стареть по-разному, а анализ крови в будущем, возможно, позволит получить более детальную картину этих процессов.
Исследование в журнале Nature Medicine.