Alpina Tietokirjat-kustantamo julkaisee tieteellisen toimittajan Polina Losevan kirjan vastapäivään. TASS julkaisee otteen siitä, kuinka tutkijat etsivät kehon ikääntymisen merkkejä.
Kustantamo * Alpinan tietokirjallisuus *.
Kerää ne kaikki
Vuonna 2001 ilmestyi ensimmäinen”haurausindeksi”, joka on yksinkertaisimpia ikääntymisen merkkejä. Tutkijat testasivat suurta otosta ihmisistä viidestä herkkyysmerkistä: tahattoman painonpudotuksen, heikon pidon lujuuden, hitaan kävelyn, väsymyksen ja inaktiivisuuden. Niitä, jotka täyttävät vähintään kolme kriteeriä, kriteerin laatijat pitivät hauraana. Heillä oli suurempi sairauden, sairaalahoidon ja kuoleman riski. Niille, jotka vastasivat vain yhtä tai kahta ominaisuutta, määritettiin välimukautuvuus. Tämä ensimmäisen tyyppinen kriteeri ei vielä antanut mahdollisuutta arvioida tarkkaa riskiä jokaiselle koehenkilölle, mutta sen avulla oli jo mahdollista mitata riskit koko väestölle ja sen yksittäisille ryhmille.
Mainosvideo:
Myöhemmin tämän idean perusteella kasvoi kokonainen epävakauden indeksien metsä. Sittemmin ominaisuuksien lukumäärä on kasvanut huomattavasti ja voi nousta satoihin, mutta periaate pysyy samana. Jokainen ominaisuus on parametri, joka:
a) on terveysvika (eikä elämäntavan ominaisuus, kuten tupakointi);
b) esiintyy useammin iän myötä;
c) esiintyy vähintään 1% väestön ihmisistä.
Merkkien summan tulisi kattaa kehon työskentelyn eri osa-alueet, toisin sanoen paitsi ihmisen fyysinen kunto myös mielenterveys ja psyykkinen terveys. Itse asiassa nämä indeksit mittaavat puutteita / vammoja ihmiskehossa, minkä vuoksi niitä kutsutaan joskus vikaindeksiksi. Jokainen kymmenistä tai sadoista ominaisuuksista pisteytetään asteikolla 0 - 1, ja kohde saa heikkouspisteen, joka kasvaa kehon vanhetessa.
Haurausindeksi on olennainen osa ikääntymistä koskevaa lääketieteellistä lähestymistapaa, jossa vanhuutta pidetään joukkona ikään liittyviä sairauksia. Siksi tällaisia indeksejä käytetään usein lääketieteellisessä työssä ja ne pystyvät ennustamaan esimerkiksi ikääntyneen ihmisen tarvetta tehohoitoon. Harvinaisissa tapauksissa ne toimivat myös nuorille, koska jokainen vika, jokainen ikään liittyvä sairaus heikentää vakavasti heidän eloonjäämistään. Niiden avulla on kuitenkin vaikea ennustaa muuta kuin kuoleman riskiä, joten suhteellisen terveille ihmisille niistä on vähän hyötyä. Lisäksi herkkyysindeksit eivät kerro meille mitään ikääntymisen syystä ja mittaavat vain sen seurauksia.
Periaate itsessään - käyttää ei yhtä parametria, vaan markkereiden summaa - on kuitenkin totta, koska siinä otetaan huomioon väestön heterogeenisuus. Ja nyt tutkijat yrittävät rakentaa monimuuttujamalleja biologisen iän arvioimiseksi.
Esimerkiksi amerikkalaisessa CALERIE-tutkimuksessa, joka on omistettu kalorien rajoittamiselle, tutkijat seuraavat 18 erilaista merkkiä: kolesterolin ja hemoglobiinin määrästä limakalvojen terveyteen. Jokaiselle heistä rakennettiin muutoskäyrä 26 - 38-vuotiaille ja rakennettiin malli, joka ennustaa biologisen iän kaikkien muuttujien muutosten summan perusteella kerrottuna tietyillä kertoimilla. Yritykset arvioida kunkin osallistujan biologista ikää ovat osoittaneet, että jopa nuorten populaatio on erittäin heterogeeninen. Kokeilijoiden mukaan tutkimuksen kohteena olevien passien mukaan 38-vuotiaiden biologinen ikä voi olla 30-50. Tässä tutkimuksessa on erityisen tärkeää, että tutkijat työskentelevät terveiden nuorten ihmisten kanssa, joiden kuolemantauti tai sairauksien kehittyminen on lähes mahdotonta arvioida. Todennäköisesti,lähitulevaisuudessa tällainen monimutkainen ikämerkki ilmestyy. Ainoa kysymys on, mitkä erityiset parametrit siihen sisällytetään.
Hän pitää meitä
Mitä 5, 10 tai jopa 100 parametria tarkoittaa ihmisen kehon organisoinnin monimutkaisuuteen verrattuna? Joten ei tarvitse huolehtia tarkeimpien biomarkkereiden valinnasta, monet tutkijat käyttävät biologisen iän - keinotekoisen älykkyyden - laskemiseen täysin erilaista lähestymistapaa. Viime aikoina on ollut monia teoksia, joissa lääkärit opettavat hermoverkkoja diagnosoimaan monenlaisia sairauksia, joten miksi et käytä niitä ikääntymiseen?
Yhdysvalloissa tätä tekee tutkijaryhmä, jota johtaa tiedemies Alex Zhavoronkov. He kouluttavat tekoälyä monenlaisilla ikääntymisen merkillä. Esimerkiksi vuonna 2018 he opettivat hänelle, kuinka mitata ihmisen ikä kasvokuvasta. Tunnistamalla silmän ja ympäröivän ihon, ohjelma määritteli iän tarkkuudella 2–5 vuotta. Samaan aikaan merkittävin ominaisuus osoittautui silmän nurkan ryppyihin: heti kun ne suljettiin valokuvissa hermoverkon kannalta, vanhukset alkoivat näyttää pieniltä lapsilta.
Vuonna 2019 Zhavoronkovin ryhmä otti verikokeet. Niiden mitatut parametrit muistuttavat tavanomaista biokemiallista testiä: erilaisten verisolujen määrä, proteiinien, rasvojen, glukoosin ja aineenvaihduntatuotteiden pitoisuus - urea, kreatiniini (lihaksissa metaboloituva tuote, joka erittyy yleensä munuaisissa), bilirubiini (jätehemoglobiini). Ja jälleen, tekoäly määritti tutkittavien iän kuuden vuoden tarkkuudella.
Matkan aikana osoittautui, että eri sukupuolten ja etnisten ryhmien osalta on tarpeen ottaa huomioon erilaiset merkit. Esimerkiksi natriumpitoisuudella oli tärkeä rooli eteläkorealaisten iän laskemisessa, mutta se ei riippunut merkittävästi itäeurooppalaisten ikästä. Ja tämä on toinen ominaisuus, joka on pidettävä mielessä käsitellessämme biologista ikää: on syytä tarkistaa joka kerta, minkä näytteen perusteella sen määrittämismenetelmä on kehitetty. Mikä tekee vanhasta kiinalaisesta vanhan, ei välttämättä toimi intialaisten hyväksi.
Seuraavaksi rivissä ovat mikrobit. Huolimatta siitä, että emme vieläkään ole varmoja siitä, kuinka suolen mikrofloora eri edustajat tarkalleen vaikuttavat ihmisten terveyteen, keinoäly on jo laskenut heidät. Vertaamalla erityyppisten bakteerien suhteellisia lukuja ihmisen suolistossa, hermoverkko on oppinut määrittämään iän noin neljän vuoden tarkkuudella.
On mielenkiintoista, että tiettyjen mikrobien suhde ikämääritykseen ei riippui siitä, olivatko ne terveydelle hyödyllisiä vai päinvastoin haitallisia. Tässä mielessä "ikääntymisystävälliset" bakteerit vaikuttavat erityisen uteliailta. Nämä ovat todennäköisesti samoja vasta hankittuja suoliston asukkaita, joista puhuttiin luvussa "Mikrobit" ja jotka säilyttävät tarvittavan monimuotoisuuden ikääntyvässä organismissa ja pitävät tulehduksen halutulla tasolla. Mutta myös toinen selitys on mahdollinen: nämä mikrobit voivat olla heijastus ei niinkään vanhuudesta kuin sen vanhuuteen siirtyneen sukupolven elämäntavasta: alhaisesta fyysisestä aktiivisuudesta, suuresta sokerin ja jalostettujen elintarvikkeiden kulutuksesta. Ja jos tämä on totta, tutkijoiden on tulevaisuudessa mukautettava ikämääritysmenetelmää paitsi sukupuolesta tai rodusta riippuen,mutta myös sukupolvesta ja sen elämäntavasta.
Tekoälyn työ varmasti laajentaa näkökenttää ja paljastaa sen, mitä klassiset menetelmät kaipaavat. Samanaikaisesti kaikki mitatut parametrit eivät täytä biomarkkereiden kriteerejä. Siksi hermoverkko, joka pystyy määrittämään ihmisen iän, osoittautuu toiminnallisesti erittäin hyödylliseksi, mutta herättää monia kysymyksiä biologisesta näkökulmasta.
Mitkä parametrista, jotka AI ottaa huomioon, ovat todella tärkeitä? Mitkä liittyvät ikääntymisen syihin ja mitkä heijastavat vain elämäntapaa? Nyt tekoälyä ohjaa meille käsittämätön algoritmi, joka tuottaa tukemia ennusteita, kuten kreikkalainen diviner. Saadaksemme syyn uskoa hänen ennusteisiinsa, meidän on vielä eristettävä ja testattava tärkeimmät merkit, joihin hän luottaa.
Muutosvaikeudet
Luettelo mahdollisista biologisen iän markkereista ei lopu tähän. Ehdokkaiksi ehdotetaan veressä kiertävän DNA: n roskia, sokerijäännösten määrää solunulkoisissa proteiineissa ja jopa aivojen piirteitä MRI-skannauksissa. Eräs äskettäinen tutkimus laski aivojen iän kuluttaman hapen määrän mukaan glukoosiyksikköä kohti. Glukoosin hajoamista ilman hapen osallistumista pidettiin "lapsellisena" merkkinä ja täydellistä hapen hengitystä pidettiin "aikuisena". Tämä menetelmä ennusti ikää tarkkuudella vain 8,5 vuotta, mutta naisten aivot olivat keskimäärin neljä vuotta nuorempia kuin miesten. Tällaisia esimerkkejä on paljon, ja biomarkkereiden ehdokasmäärä kasvaa edelleen.
Ongelmana on, että heidän ennusteensa eivät ole sopusoinnussa keskenään. Ja jos kussakin ryhmässä markkerit voidaan silti viedä yhteiseen nimittäjään - esimerkiksi kaiken tyyppiset epigeneettiset kellot voidaan kalibroida tasa-arvoisesti -, ryhmien väliset erot ovat edelleen suuria. Eri tutkimuksissa he käyttäytyvät eri tavalla: Hannamin (mutta ei kroaattien) kellot ennustavat jossain määrin henkisten kykyjen ja motoristen taitojen riskiä, toisessa työssä vain Kroatian kellot liittyvät sydän- ja verisuonitautien ja liikalihavuuden riskiin. Kolmannessa tutkimuksessa haurausindeksi on paljon tarkempi biologisen iän määrittämisessä kuin metylaatiotunnit, ja neljännessä yksikään markkereista ei kyennyt ennustamaan mitään ikämerkeistä riittävän tarkasti.
Ehkä kohta on useimpien biologisten markkereiden kapeassa "erikoistumisessa", jotka viittaavat vain "heidän" alueelleen. Lipidipitoisuudet liittyvät läheisesti liikalihavuuteen, aivojen MRT - älykkyyteen, telomeeripituus - regeneraatioon ja niin edelleen. Mutta jos näin on, voimmeko arvioida koko vartaloon kohdistuvia riskejä yhden elimen tai elinjärjestelmän iän perusteella?
Tarkkaan ottaen emme ole varmoja siitä, että kaikki ihmiskehon osat ikääntyvät samalla tahdilla, ja jotta voimme puhua tästä, meillä on oltava yhteinen ikääntymisparametri kaikille. Esimerkiksi epigeneettisesti suurin osa kudoksista (vaikkakaan eivät kaikki) ovat suunnilleen saman ikäisiä, mutta vanhentuvien solujen lukumäärä niissä on erilainen.
Tässä mielessä on mielenkiintoista tarkkailla potilaita, joille on tehty verensiirto tai elinsiirto - sen jälkeen kehosta löytyy erilaisia biologisia ikäisiä soluja. Mittaukset osoittavat, että samassa vartalossa oleminen ei tasoita ikäeroja. Ja jos luovuttaja oli nuorempi kuin vastaanottaja, niin hänen solut elävät edelleen omalla ajallaan, pysyen nuorempina kuin ympäröivät kudokset - ainakin epigeneettisen kellon mukaan.
Tavalla tai toisella, yhtä mittaa kaikille elimille ei vielä ole, aivan kuten ei ole yhtäkään biomarkkerit, joka sopisi kaikkiin kokeisiin. Jokainen käytetty parametri ratkaisee erityisen ongelmansa; Joissakin tutkimuksissa tutkijat etsivät erityisesti erillisiä merkkejä kehon eri elämänalueille. Ja tällä on oma logiikka: mitä tarkempi parametri mitataan, sitä paremmin ymmärrämme, kuinka se muodostuu ja jonka vaikutuksesta se voi muuttua.
Kun yritämme löytää yhden merkkiaineen koko organismille, herää heti kysymys: mitä tarkalleen oikein mittaamme? Telomeerit osoittavat, ovatko solut valmiit jakautumaan, epigeneettinen kello osoittaa, kuinka hyvin solu korjaa DNA: taan tai kuinka hyvin geenit pidetään kiertymättöminä. Nämä kaksi merkkiä eivät milloinkaan osu samaan aikaan ennusteissa. Ehkä tämä viittaa siihen, että jokainen merkki mittaa oman ikääntymispylvään paksuuden - ja sitten ei ole mitään syytä yrittää yhdistää niitä toisiinsa.
Tämä on luultavasti ongelma biohakkereissa, jotka yrittävät mitata monia kehon parametreja ja säätää ne "optimaalisiin" arvoihin. Markereita on uskomattoman paljon, ja kukin niistä ei voi erikseen tarkoittaa mitään (aivan kuten jokaista metyloidun DNA: n aluetta ei käytännössä liity biologiseen ikään) tai antaa tuloksia, jotka eivät ole samat kuin muut ennusteet. Siksi on epätodennäköistä, että voimme jonain päivänä löytää tietyn parametrin, joka vastaa kaikkiin kysymyksiimme.
Olemme joutuneet umpikujaan: on mahdotonta löytää yhtä, kaikille samaa merkkiä, ja monet pienemmät merkit ovat yhä huonosti yhdenmukaisia keskenään eivätkä tarjoa biologisia selityksiä. Tämä on sama ongelma, joka kohtaa taistelijoita ikääntymistä vastaan: näyttää siltä, että meillä ei enää ole tarkoitusta avata yhtä taikapilleriä, ja tuskin on mahdollista korjata kaikkea osittain, kuten Aubrey de Gray ehdottaa. Tämän osan sivuilla koottu luettelo muutoksista ei jätä toivoa helppoon korjaamiseen. Seuraavassa osassa yritämme löytää keskitieteen ja puhua siitä, kuinka ikääntymisen syiden etsiminen auttaa selvittämään, mitä sillä voidaan tehdä ja mikä resepti "nuoruuden eliksiirille" vaikuttaa nykyään uskottavimmalta.
