Μερικοί άνθρωποι φαίνεται να γερνούν πιο αργά από άλλους.. Άλλοι, αντίθετα, μοιάζουν σαν να έχουν «προχωρήσει» πιο γρήγορα από το ημερολόγιο. Γιατί συμβαίνει αυτό και τι ακριβώς συμβαίνει μέσα στο σώμα;
Γερνάει ένα ήπαρ διαφορετικά από έναν εγκέφαλο; Και είναι δυνατόν να μετρηθεί η διαφορά ανάμεσα στην ηλικία που αναγράφεται στην ταυτότητα και στη βιολογική ηλικία κάθε οργάνου;
Συνδυάζοντας την τεχνητή νοημοσύνη με μία από τις μεγαλύτερες συλλογές εικόνων ανθρώπινων ιστών στον κόσμο, μια νέα μελέτη κάνει ένα μεγάλο βήμα προς την απάντηση σε αυτά τα ερωτήματα. Ενώ προηγούμενες μελέτες επικεντρώνονταν κυρίως σε μοριακές αλλαγές όπως η μεθυλίωση του DNA ή η γονιδιακή έκφραση, η ομάδα εξετάζει πώς αλλάζει η ίδια η αρχιτεκτονική των ιστών με την πάροδο του χρόνου.
Για να το πετύχουν αυτό, οι ερευνητές του CeMM Research Center for Molecular Medicine της Austrian Academy of Sciences και του Ludwig Boltzmann Institute for Network Medicine (LBI-NetMed) στο University of Vienna στράφηκαν στο Έργο Έκφρασης Γονότυπου-Ιστού (GTEx), το οποίο συνέλεξε δείγματα ιστών από 983 άτομα σε 40 διαφορετικούς τύπους ιστών, που κυμαίνονταν από τον εγκέφαλο και την καρδιά έως τον πνεύμονα, το πάγκρεας, το δέρμα και το έντερο. Αυτά μετατράπηκαν σε ψηφιακές φωτογραφίες υψηλής ανάλυσης από φέτες ιστών, καθεμία από τις οποίες αποκαλύπτει τη μικροσκοπική αρχιτεκτονική του εν λόγω οργάνου. Η κλίμακα είναι εκπληκτική: 25.712 εικόνες, που αντιπροσωπεύουν ~480 εκατομμύρια μεμονωμένα πλακίδια εικόνας, αναλύθηκαν με υπερσύγχρονα μοντέλα όρασης.
Διαπίστωσαν ότι η αρχιτεκτονική των οργάνων κρατά ένα σιωπηλό ημερολόγιο χρόνου: Ακόμα και χωρίς να εκπαιδεύεται ηΤεχνητή Νοημοσύνη σχετικά με αυτό, η ηλικία αποδείχθηκε ο μοναδικός ισχυρότερος παράγοντας που διαμορφώνει την εμφάνιση των ιστών και στους 40 τύπους ιστών. Βασιζόμενη σε αυτό, η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε τα λεγόμενα «ρολόγια ιστών» – προγνωστικά μοντέλα που εκτιμούν τη βιολογική ηλικία ενός ατόμου από την εμφάνιση του ιστού του, για κάθε όργανο ξεχωριστά.
Αυτά τα ρολόγια πέτυχαν ένα μέσο σφάλμα πρόβλεψης μόλις 4,9 ετών και ξεπέρασαν τις υπάρχουσες εκτιμήσεις γήρανσης που βασίζονται στο DNA στην καταγραφή της παθολογίας που αφορά συγκεκριμένους ιστούς. Είναι σημαντικό ότι η προβλεπόμενη βιολογική ηλικία συνδεόταν στενά με γνωστά χαρακτηριστικά γήρανσης, όπως η βράχυνση των τελομερών, η παθολογία των ιστών και ο αριθμός των χρόνιων ασθενειών που είχε ένα άτομο.
«Οι ιστοί μας φέρουν ένα αξιοσημείωτα λεπτομερές αρχείο της διαδικασίας γήρανσης», λέει ο André Rendeiro. «Συνδυάζοντας ιστολογικές εικόνες με τεχνητή νοημοσύνη, μπορούμε να ανιχνεύσουμε πρότυπα βιολογικής γήρανσης που είναι αόρατα στο ανθρώπινο μάτι και να αρχίσουμε να κατανοούμε πώς η γήρανση εξελίσσεται διαφορετικά σε όλο το σώμα».
Διαφορετικό πρόγραμμα για κάθε όργανο
Η ανάλυση αποκάλυψε ότι η γήρανση δεν συμβαίνει ομοιόμορφα: Ορισμένοι ιστοί, όπως ο πνεύμονας, το νεφρό, το πάγκρεας και τα επινεφρίδια, εμφάνισαν σημάδια επιταχυνόμενης γήρανσης ήδη μεταξύ των ηλικιών 20 και 40. Άλλοι ακολούθησαν πιο σύνθετες τροχιές, με κορυφώσεις επιταχυνόμενης γήρανσης να εμφανίζονται αργότερα στη ζωή. Η μήτρα εμφάνισε μια ιδιαίτερα εντυπωσιακή μετατόπιση γύρω από την ηλικία της εμμηνόπαυσης. Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης ισχυρούς δεσμούς μεταξύ της γήρανσης που σχετίζεται με τους ιστούς και ιατρικών παθήσεων ή παραγόντων που σχετίζονται με τον τρόπο ζωής. Για παράδειγμα, η νεφρική ανεπάρκεια συσχετίστηκε με σήματα επιταχυνόμενης γήρανσης σε πολλαπλούς ιστούς, ενώ ο διαβήτης έδειξε έντονες επιπτώσεις στο πάγκρεας.
«Αυτό που ξεχωρίζει είναι το πόσο διαφορετικά γερνάει κάθε όργανο και πώς αυτό φαίνεται στην αρχιτεκτονική των ιστών», λέει ο Ernesto Abila. «Η βαθιά μάθηση μας επιτρέπει να διαβάζουμε αυτά τα χωρικά μοτίβα, αποτυπώνοντας τη γήρανση ως αρχιτεκτονική αναδιαμόρφωση, όχι απλώς ως μοριακή μετατόπιση». Ενώ τα ρολόγια των ιστών κατέγραψαν τον φυσιολογικό ρυθμό γήρανσης σε όλα τα όργανα, τόνισαν επίσης και τις ακραίες τιμές – άτομα των οποίων οι ιστοί εμφάνισαν έντονες δομικές μετατοπίσεις πριν από τη χρονολογική τους ηλικία.
Ωστόσο, δεν είναι πάντα δυνατή η συλλογή δειγμάτων ιστών. Συνδέοντας τα προφίλ γονιδιακής έκφρασης που βασίζονται στο αίμα με τα ιστολογικά προκύπτοντα κενά ηλικίας ιστών των ίδιων ατόμων, οι ερευνητές δημιούργησαν προγνωστικούς παράγοντες για τη βιολογική ηλικία ανά ιστό μόνο από δείγματα αίματος. «Πρόκειται για ένα εννοιολογικό άλμα: χρησιμοποιώντας τη γλώσσα της γήρανσης των ιστών, όπως μαθαίνουμε από εικόνες, και μεταφράζοντάς την σε κάτι ευανάγνωστο από μια συνηθισμένη αιμοληψία», εξηγεί η Iva Buljan.
Δείγματα αίματος δείχνουν πρότυπα γήρανσης
Αυτοί οι προγνωστικοί παράγοντες που βασίζονται στο αίμα εντόπισαν με επιτυχία πρότυπα γήρανσης που συνδέονται με διάφορες ασθένειες, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, η νόσος του Crohn, η κυστική ίνωση, η αγγειίτιδα, ο διαβήτης και το εγκεφαλικό επεισόδιο. Στη νόσο Αλτσχάιμερ, για παράδειγμα, το ισχυρότερο σήμα γήρανσης ανιχνεύθηκε ειδικά στον εγκέφαλο, ενώ η νόσος του Crohn έδειξε επιταχυνόμενη γήρανση σε όλο το γαστρεντερικό σωλήνα.
Πηγές:
Nature Medicine
Προσθέστε το iatronet.gr στο Discover
Ειδήσεις υγείας σήμερα
Ο Ρόμπι Γουίλλιαμς ανακοίνωσε οτι διαγνώστηκε με αυτισμό
ECDC: 888 κρούσματα mpox κλάδου ΙΙ στην Ευρώπη – Πόσα καταγράφηκαν στην Ελλάδα
ΕΟΦ: Αποσύρονται παρτίδες φαρμάκων για την επιληψία και την υπέρταση [πίνακας]
