Η ηλικία που γράφει η ταυτότητά μας δεν αποκαλύπτει απαραίτητα πόσο έχουν γεράσει τα επιμέρους όργανα του σώματος. Νέα μελέτη στο Nature Medicine δείχνει ότι καρδιά, εγκέφαλος, πνεύμονες και άλλα όργανα μπορούν να εμφανίζουν διαφορετικούς ρυθμούς βιολογικής γήρανσης στον ίδιο άνθρωπο. Οι επιστήμονες ανέπτυξαν μέθοδο τεχνητής νοημοσύνης που, χρησιμοποιώντας δεδομένα από ένα δείγμα αίματος, επιχειρεί να εκτιμήσει ποια όργανα φαίνονται βιολογικά μεγαλύτερα ή νεότερα από τη χρονολογική ηλικία. Η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε ερευνητικό στάδιο και απέχει χρόνια από την κλινική εφαρμογή.
Μπορεί ένας άνθρωπος να είναι 60 ετών, αλλά η καρδιά του να μοιάζει βιολογικά με εκείνη ενός 70χρονου και οι νεφροί του με εκείνους ενός 55χρονου;
Η απάντηση φαίνεται πως μπορεί να είναι ναι. Νέα έρευνα που δημοσιεύθηκε στο Nature Medicine ενισχύει την άποψη ότι η γήρανση δεν εξελίσσεται ομοιόμορφα σε ολόκληρο το σώμα.
Διαφορετικά όργανα του ίδιου ανθρώπου μπορούν να παρουσιάζουν διαφορετικό «βιολογικό χρόνο».
Η χρονολογική ηλικία δεν λέει όλη την ιστορία
Η χρονολογική ηλικία δείχνει απλώς πόσα χρόνια έχουν περάσει από τη γέννηση.
Δεν αποκαλύπτει όμως με ακρίβεια:
πόσο έχει φθαρεί ένας ιστός,
πόσο έχει αλλάξει η μικροσκοπική δομή ενός οργάνου,
ή αν ένα συγκεκριμένο όργανο έχει επηρεαστεί περισσότερο από τη γήρανση σε σχέση με το υπόλοιπο σώμα.
Αυτό ακριβώς επιχείρησαν να μετρήσουν οι ερευνητές.
25.712 μικροσκοπικές εικόνες ιστών
Η ομάδα με επικεφαλής τον André Rendeiro, με τους Ernesto Abila, Iva Buljan και Yimin Zheng ως συν-πρώτους συγγραφείς, ανέλυσε 25.712 μικροσκοπικές εικόνες ιστών.
Τα δείγματα προέρχονταν από 983 αποβιώσαντες δότες και κάλυπταν:
40 διαφορετικούς τύπους ιστών
σε 29 όργανα.
Η μεγάλη αυτή συλλογή επέτρεψε στους επιστήμονες να μελετήσουν πώς μεταβάλλεται η μικροσκοπική αρχιτεκτονική του ανθρώπινου σώματος όσο αυξάνεται η ηλικία.
Η τεχνητή νοημοσύνη «έμαθε» πώς μοιάζει ένας γηρασμένος ιστός
Οι ερευνητές εκπαίδευσαν μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης χρησιμοποιώντας δείγματα ανθρώπων διαφορετικών ηλικιών.
Με τον χρόνο, τα συστήματα έμαθαν να αναγνωρίζουν πολύ λεπτές δομικές μεταβολές που σχετίζονται με τη γήρανση.
Έτσι δημιουργήθηκε ουσιαστικά ένα είδος «ρολογιού ιστού» για κάθε όργανο.
Τι σημαίνει αν ένα όργανο φαίνεται «μεγαλύτερο»
Εάν, για παράδειγμα, ο πνεύμονας ενός 60χρονου παρουσίαζε μικροσκοπικά χαρακτηριστικά που το μοντέλο συσχέτιζε περισσότερο με ανθρώπους 70 ετών, το συγκεκριμένο όργανο θεωρούνταν ότι είχε θετικό ηλικιακό χάσμα.
Με άλλα λόγια, έδειχνε βιολογικά μεγαλύτερο από όσο θα αναμενόταν βάσει της πραγματικής ηλικίας του ανθρώπου.
Το αντίθετο μπορούσε επίσης να συμβεί.
Ένα όργανο μπορούσε να μοιάζει νεότερο από τη χρονολογική ηλικία.
Απόκλιση περίπου πέντε ετών
Κατά μέσο όρο, οι ηλικίες που υπολόγισαν τα μοντέλα από τους ιστούς διέφεραν περίπου πέντε χρόνια από την πραγματική ηλικία των δοτών.
Το σημαντικότερο, όμως, ήταν ότι οι αποκλίσεις δεν φαίνεται να αποτελούσαν απλώς μαθηματικό «θόρυβο».
Τα όργανα που έδειχναν μεγαλύτερα παρουσίαζαν συχνότερα χαρακτηριστικές αλλοιώσεις που συνδέονται με τη γήρανση.
Τι είδαν στους πιο «γερασμένους» ιστούς
Μεταξύ των μεταβολών που σχετίστηκαν με μεγαλύτερη βιολογική ηλικία περιλαμβάνονταν:
- ατροφία ιστών,
- αύξηση της ίνωσης και της σκλήρυνσης,
- απώλεια μικρών αιμοφόρων αγγείων,
- συσσώρευση λίπους στους σκελετικούς μυς,
- λέπτυνση νευρικών δομών.
Οι αλλοιώσεις αυτές έδειξαν ότι τα μοντέλα πιθανότατα κατέγραφαν πραγματικά βιολογικά χαρακτηριστικά και όχι μόνο τη χρονολογική ηλικία.
Δεν γερνούν όλοι με τον ίδιο τρόπο
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι δεν υπάρχει ένα ενιαίο πρότυπο γήρανσης.
Σε ορισμένους ανθρώπους, πολλά διαφορετικά όργανα φαίνονταν ταυτόχρονα μεγαλύτερα από το αναμενόμενο.
Σε άλλους, η εικόνα ήταν εντελώς διαφορετική.
Ένα μόνο όργανο — για παράδειγμα η καρδιά, ο πνεύμονας ή το στομάχι — μπορούσε να εμφανίζει σημαντικά μεγαλύτερη βιολογική ηλικία από το υπόλοιπο σώμα.
Το πρόβλημα: για να δεις τον ιστό χρειάζεσαι βιοψία
Η άμεση εξέταση της μικροσκοπικής δομής ενός οργάνου απαιτεί συνήθως βιοψία ή χειρουργική λήψη ιστού.
Αυτό καθιστά την προσέγγιση μη πρακτική για μαζικό ή προληπτικό έλεγχο υγιών ανθρώπων.
Οι ερευνητές προσπάθησαν λοιπόν να απαντήσουν σε ένα πολύ πιο ενδιαφέρον ερώτημα:
Μπορούμε να πάρουμε τις ίδιες πληροφορίες από το αίμα;
Από τον ιστό στο αίμα
Οι επιστήμονες συνέκριναν τις εκτιμήσεις ηλικίας που είχαν προκύψει από τις μικροσκοπικές εικόνες με μοτίβα γονιδιακής δραστηριότητας στο αίμα των ίδιων δοτών.
Αναζήτησαν συγκεκριμένες αλλαγές στην έκφραση γονιδίων που εμφανίζονταν όταν κάποιο όργανο έδειχνε μεγαλύτερο από το αναμενόμενο.
Με βάση αυτές τις συσχετίσεις ανέπτυξαν δεύτερο μοντέλο.
Αυτή τη φορά, το σύστημα επιχειρούσε να εκτιμήσει την ηλικία διαφορετικών οργάνων χρησιμοποιώντας μόνο δεδομένα αίματος.
Το αίμα δεν «βλέπει» απευθείας το όργανο
Ο André Rendeiro διευκρινίζει ότι η μέθοδος δεν φωτογραφίζει ούτε εξετάζει πραγματικά την καρδιά ή τον εγκέφαλο μέσω του αίματος.
Το μοντέλο μαθαίνει μια στατιστική αντιστοιχία ανάμεσα στις αλλαγές που παρατηρούνται στους ιστούς και στις μεταβολές της γονιδιακής δραστηριότητας στο αίμα.
Έτσι εκτιμά το λεγόμενο age gap, δηλαδή πόσο μεγαλύτερο ή μικρότερο φαίνεται ένα όργανο από όσο αναμένεται για τη συγκεκριμένη χρονολογική ηλικία.
Πού απέδωσε καλύτερα το αιματολογικό μοντέλο
Οι ισχυρότερες προβλέψεις καταγράφηκαν για:
τη συνολική γήρανση του σώματος,
το πεπτικό σύστημα
και τον σπλήνα.
Η ακρίβεια δεν ήταν ίδια για όλα τα όργανα, γεγονός που δείχνει ότι η μέθοδος χρειάζεται ακόμη σημαντική βελτίωση.
Τι έδειξε σε ανθρώπους με συγκεκριμένες ασθένειες
Οι επιστήμονες θέλησαν στη συνέχεια να διαπιστώσουν αν τα ηλικιακά χάσματα αντιστοιχούσαν σε πραγματικές παθολογικές καταστάσεις.
Εφάρμοσαν τα μοντέλα σε δεδομένα αίματος από υγιείς ανθρώπους και από ασθενείς με οκτώ διαφορετικές παθήσεις.
Σε αρκετές περιπτώσεις, τα όργανα που σχετίζονταν περισσότερο με την εκάστοτε νόσο ήταν ακριβώς εκείνα που εμφανίζονταν βιολογικά μεγαλύτερα.
Στο εγκεφαλικό επεισόδιο «γερνούσε» περισσότερο ο εγκέφαλος
Σε άτομα που είχαν υποστεί εγκεφαλικό επεισόδιο, το μεγαλύτερο ηλικιακό χάσμα καταγράφηκε στον εγκέφαλο.
Το εύρημα ενίσχυσε την άποψη ότι το μοντέλο μπορεί να συλλαμβάνει βιολογικές αλλαγές που σχετίζονται με τη νόσο.
Στη νόσο Crohn επηρεαζόταν το πεπτικό
Αντίστοιχα, στους ασθενείς με νόσο Crohn, μεγαλύτερες αποκλίσεις βιολογικής ηλικίας εμφανίστηκαν σε όργανα του πεπτικού συστήματος.
Μεταξύ αυτών:
ο οισοφάγος,
το στομάχι,
το λεπτό έντερο
και το παχύ έντερο.
Στη νόσο Αλτσχάιμερ ξεχώριζε μόνο ο εγκέφαλος
Ιδιαίτερο ενδιαφέρον είχε η εικόνα στους ασθενείς με νόσο Αλτσχάιμερ.
Στην ομάδα αυτή, ο εγκέφαλος ήταν το μόνο όργανο στο οποίο καταγράφηκε στατιστικά σημαντικά αυξημένο ηλικιακό χάσμα.
Το εύρημα είναι συμβατό με το γεγονός ότι η νόσος προκαλεί εκτεταμένες βιολογικές μεταβολές στον εγκέφαλο.
Δεν σημαίνει ότι η «γρήγορη γήρανση» προκάλεσε τη νόσο
Οι ερευνητές τονίζουν μία κρίσιμη διάκριση.
Το γεγονός ότι ένα όργανο φαίνεται βιολογικά μεγαλύτερο σε κάποιον με συγκεκριμένη πάθηση δεν αποδεικνύει ότι η επιταχυνόμενη γήρανση προκάλεσε τη νόσο.
Υπάρχουν τουλάχιστον τρία πιθανά σενάρια:
η γήρανση μπορεί να αυξάνει την ευπάθεια στη νόσο,
η ίδια η νόσος μπορεί να προκαλεί αλλοιώσεις που κάνουν το όργανο να φαίνεται μεγαλύτερο,
ή και οι δύο διεργασίες μπορεί να εξελίσσονται παράλληλα.
Η συγκεκριμένη μελέτη δεν μπορεί να διαχωρίσει αυτές τις πιθανότητες.
Δεν είναι ακόμη εξέταση που γίνεται στο νοσοκομείο
Παρότι η ιδέα ενός μόνο αιματολογικού τεστ που θα αποκαλύπτει την ηλικία κάθε οργάνου είναι εντυπωσιακή, η τεχνολογία απέχει ακόμη από την κλινική πράξη.
Δεν πρόκειται για εξέταση που μπορεί σήμερα να ζητήσει κάποιος από τον γιατρό ή ένα διαγνωστικό εργαστήριο.
Δεν μετρά ακόμη πόσο γρήγορα γερνά ένα όργανο
Υπάρχει επίσης μια σημαντική διαφορά μεταξύ της βιολογικής ηλικίας και του ρυθμού γήρανσης.
Η συγκεκριμένη μέθοδος εκτιμά εάν ένα όργανο μοιάζει μεγαλύτερο ή μικρότερο από το αναμενόμενο σε μια δεδομένη χρονική στιγμή.
Δεν παρακολούθησε τους ίδιους ανθρώπους για πολλά χρόνια.
Επομένως δεν μπορεί ακόμη να πει αν, για παράδειγμα, η καρδιά ενός συγκεκριμένου ανθρώπου «γερνά δύο φορές γρηγορότερα».
Οι περισσότεροι ιστοί προήλθαν μετά τον θάνατο
Ένας σημαντικός περιορισμός είναι ότι η μεγάλη πλειονότητα των ιστικών δειγμάτων προήλθε από αποβιώσαντες δότες.
Αυτό επιτρέπει την εκτεταμένη μελέτη πολλών διαφορετικών οργάνων, αλλά δημιουργεί ερωτήματα για το κατά πόσο τα αποτελέσματα μπορούν να εφαρμοστούν με την ίδια ακρίβεια σε ζωντανούς ανθρώπους.
Δεν έγινε μακροχρόνια παρακολούθηση των ίδιων ανθρώπων
Η μελέτη ήταν ουσιαστικά διατομεακή.
Οι επιστήμονες συνέκριναν ανθρώπους διαφορετικών ηλικιών αντί να ακολουθήσουν τα ίδια άτομα επί δεκαετίες.
Για να αποδειχθεί ότι ένα τεστ μπορεί πραγματικά να καταγράφει την εξέλιξη της βιολογικής γήρανσης, θα χρειαστούν προοπτικές, μακροχρόνιες μελέτες.
Δοκιμάστηκε κυρίως σε ανθρώπους που είχαν ήδη διαγνωστεί
Ένας ακόμη περιορισμός αφορά την αξιολόγηση της σχέσης με τις ασθένειες.
Το μοντέλο εξετάστηκε κυρίως σε ανθρώπους που είχαν ήδη διαγνωστεί με κάποια πάθηση.
Άρα δεν γνωρίζουμε ακόμη αν θα μπορούσε να εντοπίσει, για παράδειγμα, έναν «γερασμένο» εγκέφαλο πριν εμφανιστούν συμπτώματα Αλτσχάιμερ ή εγκεφαλικού επεισοδίου.
Αυτό θα αποτελούσε πολύ πιο σημαντική κλινική εφαρμογή, αλλά δεν έχει αποδειχθεί.
Χρειάζονται διαφορετικοί πληθυσμοί
Για να μετατραπεί η τεχνολογία σε ιατρική εξέταση, θα πρέπει επίσης να αποδειχθεί ότι λειτουργεί με σταθερή ακρίβεια σε:
διαφορετικές ηλικίες,
διαφορετικά φύλα,
διαφορετικές γενετικές καταβολές,
διαφορετικούς πληθυσμούς
και ανθρώπους με διαφορετικούς τρόπους ζωής.
Ένα μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης μπορεί διαφορετικά να λειτουργεί πολύ καλά στον πληθυσμό στον οποίο εκπαιδεύτηκε και σαφώς χειρότερα σε άλλους.
Χρόνια μέχρι την πιθανή κλινική χρήση
Ο Rendeiro εκτιμά ότι ακόμη και σε ένα αισιόδοξο σενάριο θα χρειαστούν αρκετά χρόνια, ενδεχομένως ακόμη και κοντά σε μία δεκαετία, πριν μια τέτοια τεχνολογία μπορέσει να χρησιμοποιηθεί στην καθημερινή ιατρική.
Προηγούνται:
μεγάλες προοπτικές μελέτες,
εξωτερική επικύρωση,
τυποποίηση της εξέτασης,
καθορισμός των φυσιολογικών ορίων
και τελικά έγκριση από τις ρυθμιστικές αρχές.
Υπάρχουν ήδη άλλα «ρολόγια» βιολογικής ηλικίας
Η νέα προσέγγιση δεν αποτελεί την πρώτη προσπάθεια μέτρησης της βιολογικής ηλικίας.
Προηγούμενες έρευνες έχουν χρησιμοποιήσει:
πρωτεΐνες στο αίμα,
επιγενετικές αλλαγές στο DNA,
μεταβολίτες
και άλλους βιοδείκτες.
Ορισμένα συστήματα έχουν επιχειρήσει επίσης να εκτιμήσουν ξεχωριστά τη βιολογική ηλικία συγκεκριμένων οργάνων.
Γιατί τα εμπορικά τεστ βιολογικής ηλικίας χρειάζονται προσοχή
Στην αγορά κυκλοφορούν ήδη εμπορικές εξετάσεις που υπόσχονται να υπολογίσουν τη «βιολογική ηλικία».
Ωστόσο, διαφορετικά τεστ μπορούν να δώσουν πολύ διαφορετικά αποτελέσματα στον ίδιο άνθρωπο.
Αυτό συμβαίνει επειδή δεν υπάρχει μία καθολικά αποδεκτή μέτρηση της βιολογικής ηλικίας.
Κάθε μέθοδος μετρά διαφορετικό κομμάτι της βιολογίας της γήρανσης.
Ίσως δεν υπάρχει μία μόνο βιολογική ηλικία
Η νέα μελέτη ενισχύει ένα ιδιαίτερα σημαντικό επιστημονικό ερώτημα:
Ίσως να μην έχει νόημα να λέμε ότι ένας άνθρωπος έχει απλώς «βιολογική ηλικία 52 ετών».
Μπορεί να έχει:
καρδιά διαφορετικής βιολογικής ηλικίας,
εγκέφαλο διαφορετικής,
νεφρούς διαφορετικής
και πνεύμονες διαφορετικής.
Η γήρανση ενδέχεται επομένως να είναι περισσότερο ένα μωσαϊκό διαφορετικών ηλικιών μέσα στο ίδιο σώμα παρά ένας ενιαίος αριθμός.
Και οικονομικά συμφέροντα πίσω από την τεχνολογία
Οι ερευνητές Ernesto Abila, Iva Buljan, Yimin Zheng και André Rendeiro δήλωσαν ανταγωνιστικά οικονομικά συμφέροντα που σχετίζονται με πατέντα πάνω στην τεχνολογία της μελέτης.
Η πληροφορία αυτή δεν ακυρώνει τα επιστημονικά ευρήματα, αλλά αποτελεί σημαντική δήλωση σύγκρουσης συμφερόντων που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη καθώς η μέθοδος προχωρά προς πιθανή εμπορική αξιοποίηση.
Κάντε like στη σελίδα μας στο facebook για να μαθαίνετε όλα τα νέα
Διαβάστε επίσης
Μεταμοσχεύσεις χωρίς λίστες αναμονής; Τι δείχνει το νέο πείραμα με όργανα χοίρου
Όταν τα όργανα μιλούν μεταξύ τους: η νέα θεωρία της αναγέννησης
