Θα μπορούσε ένα μόνο δείγμα αίματος να αποκαλύψει τη βιολογική ηλικία κάθε οργάνου;

Η χρονολογική ηλικία ενός ανθρώπου δεν αντικατοπτρίζει απαραίτητα τον τρόπο με τον οποίο γερνά ο οργανισμός του. Η καρδιά, ο εγκέφαλος και τα υπόλοιπα όργανα μπορεί να ακολουθούν διαφορετικούς ρυθμούς βιολογικής γήρανσης. Τώρα, διεθνής ερευνητική ομάδα ανέπτυξε μια μέθοδο που αναζητά στο αίμα ενδείξεις για το αν ένα όργανο εμφανίζεται βιολογικά γηραιότερο ή νεότερο από το αναμενόμενο. Προς το παρόν, ωστόσο, η μέθοδος παραμένει σε ερευνητικό στάδιο.

Η ερευνητική ομάδα ανέλυσε 25.712 μικροσκοπικές εικόνες ιστών από 983 νεκρούς δότες. Τα δείγματα αφορούσαν 40 τύπους ιστών από 29 όργανα. Στη συνέχεια, οι ερευνητές εκπαίδευσαν ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης χρησιμοποιώντας δείγματα ιστών από ανθρώπους διαφορετικών ηλικιών. Με την πάροδο του χρόνου, το σύστημα έμαθε να αναγνωρίζει ανεπαίσθητες δομικές αλλαγές που συνδέονται με τη γήρανση, δημιουργώντας ένα είδος «ρολογιού ιστών» για κάθε όργανο.

Για παράδειγμα, αν το «ρολόι» έκρινε ότι ο πνευμονικός ιστός ενός 60χρονου έμοιαζε με ιστό ενός ατόμου μεγαλύτερης ηλικίας, ο συγκεκριμένος πνεύμονας θεωρούνταν γηραιότερος από το αναμενόμενο. Κατά μέσο όρο, οι εκτιμήσεις των μοντέλων απείχαν περίπου πέντε χρόνια από την χρονολογική ηλικία των δοτών.

Αυτό που έχει ενδιαφέρον είναι ότι οι εκτιμήσεις φάνηκε να αποτυπώνουν κάτι περισσότερο από την ημερομηνία γέννησης. Οι ιστοί που έδειχναν γηραιότεροι από το αναμενόμενο παρουσίαζαν συχνότερα δομικές αλλοιώσεις και παθήσεις που σχετίζονται με τη γήρανση. Σε αυτές περιλαμβάνονταν η συρρίκνωση των ιστών, η σκλήρυνση που μοιάζει με ουλοποίηση, η απώλεια μικροσκοπικών αιμοφόρων αγγείων, η συσσώρευση λίπους στους σκελετικούς μύες και η λέπτυνση των νεύρων.

Ο οργανισμός, επίσης, δεν ακολουθούσε ένα ενιαίο μοτίβο γήρανσης. Σε ορισμένους ανθρώπους, σημάδια προχωρημένης γήρανσης εμφανίζονταν σε πολλά όργανα. Σε άλλους, ένα μόνο όργανο — όπως η καρδιά, οι πνεύμονες ή το στομάχι — έδειχνε σημαντικά γηραιότερο από το υπόλοιπο σώμα.

Από τους ιστούς στο αίμα

Η άμεση αξιολόγηση της βιολογικής ηλικίας ενός οργάνου, ωστόσο, απαιτεί συνήθως επεμβατική διαδικασία για τη λήψη δείγματος ιστού. Για να παρακάμψουν αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές συνέκριναν τις εκτιμήσεις ηλικίας που προέκυψαν από τις εικόνες των ιστών με τα μοτίβα γονιδιακής δραστηριότητας σε δείγματα αίματος από τους ίδιους δότες. Με απλά λόγια, αναζήτησαν αλλαγές στη δραστηριότητα των γονιδίων του αίματος που συνδέονταν με ένα όργανο το οποίο φαινόταν γηραιότερο από το αναμενόμενο.

«Ένα δείγμα αίματος δεν απεικονίζει άμεσα την κατάσταση του οργάνου, αλλά εκτιμά τη διαφορά μεταξύ της βιολογικής και της αναμενόμενης ηλικίας του οργάνου μέσω μιας συσχέτισης που έχει μάθει το μοντέλο», δήλωσε ο Αντρέ Ρεντέιρο, κύριος ερευνητής στο CeMM και στο Ludwig Boltzmann Institute for Network Medicine του Πανεπιστημίου της Βιέννης.

Στη συνέχεια, δημιούργησαν ένα δεύτερο μοντέλο που εκτιμούσε πόσο «γηρασμένα» έδειχναν διαφορετικά όργανα χρησιμοποιώντας αποκλειστικά δεδομένα από το αίμα. Οι προβλέψεις του ήταν πιο ακριβείς για τη συνολική γήρανση του οργανισμού, το πεπτικό σύστημα και τη σπλήνα.

Η βιολογική ηλικία των οργάνων συνδέεται με παθήσεις

Για να διαπιστώσουν αν οι εκτιμήσεις συνδέονταν με πραγματικές ασθένειες, οι ερευνητές δοκίμασαν τη μέθοδο σε δεδομένα αίματος από υγιείς ανθρώπους και από ασθενείς με οκτώ διαφορετικές παθήσεις. Τα μοντέλα γενικά απέδιδαν μεγαλύτερη διαφορά βιολογικής ηλικίας στα όργανα που σχετίζονταν με κάθε πάθηση.

Σε ασθενείς που είχαν υποστεί εγκεφαλικό επεισόδιο, η μεγαλύτερη απόκλιση από την αναμενόμενη βιολογική ηλικία εντοπίστηκε στον εγκέφαλο. Στους ασθενείς με νόσο του Crohn, υψηλότερη βιολογική ηλικία καταγράφηκε σε όργανα του πεπτικού συστήματος, όπως ο οισοφάγος, το στομάχι, το λεπτό και το παχύ έντερο. Αντίστοιχα, στους ασθενείς με Αλτσχάιμερ, ο εγκέφαλος ήταν το μοναδικό όργανο που εμφάνισε σημαντικά αυξημένη βιολογική ηλικία.

Τα ευρήματα δείχνουν ότι το αίμα μπορεί να μεταφέρει ενδείξεις για όσα συμβαίνουν βαθιά στο εσωτερικό του οργανισμού. Ωστόσο, το γεγονός ότι ένα όργανο εμφανίζεται γηραιότερο δεν σημαίνει ότι η επιταχυνόμενη γήρανση προκάλεσε την ασθένεια. Η ίδια η νόσος μπορεί να έχει επιταχύνει τη γήρανση του οργάνου ή οι δύο διαδικασίες να εξελίχθηκαν παράλληλα.

Περιορισμοί της μελέτης

Η νέα μελέτη έχει επίσης σημαντικούς περιορισμούς. Ένας βασικός περιορισμός της μελέτης είναι ότι τα περισσότερα δείγματα ιστών προέρχονταν από νεκρούς δότες, και οι ερευνητές δεν παρακολούθησαν τους ίδιους ανθρώπους σε βάθος χρόνου, καθώς γερνούσαν. Επιπλέον, η μέθοδος αξιολογήθηκε κυρίως σε ανθρώπους που είχαν ήδη διαγνωστεί με κάποια ασθένεια.

Παραμένει άγνωστο αν η εξέταση θα μπορούσε να εντοπίσει μια νόσο πριν εμφανιστούν τα συμπτώματα. Για να αξιοποιηθεί κλινικά η μέθοδος, θα χρειαστούν περαιτέρω μελέτες, σταθερή απόδοση σε διαφορετικούς πληθυσμούς και κανονιστική έγκριση. Η μετάβαση στην κλινική πράξη θα χρειαστεί «αρκετά χρόνια, πιθανώς σχεδόν μία δεκαετία», εκτιμούν οι ερευνητές.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Nature Medicine».

Πηγή: Science Alert