Как предсказать, какой из наших органов выйдет из строя первым

Исследование 5678 человек, проведенное исследователями из Стэнфордского медицинского университета, показало, что наши органы стареют с разной скоростью. повышенный риск как заболеваний, связанных с этим органом, так и смерти.

Согласно исследованию, примерно у каждого пятого относительно здорового взрослого человека в возрасте 50 лет и старше по крайней мере один орган стареет с очень ускоренной скоростью.

Положительный момент: вполне возможно, что простой анализ крови может определить, какие органы в организме человека быстро стареют, если таковые имеются, и назначать терапевтические вмешательства задолго до того, как проявятся клинические симптомы.

«Мы можем оценить биологический возраст органа у внешне здорового человека», — сказал старший автор исследования Тони Висс-Корэй, доктор философии, профессор неврологии и профессор Д.Х. Чена II. «Это, в свою очередь, предсказывает риск развития у человека заболеваний, связанных с этим органом».

Гамильтон О и Джарод Ратледж, аспиранты лаборатории Висс-Корей, являются ведущими авторами исследования, которое будет опубликовано в Интернете 6 декабря в Природа.

Биологический и хронологический возраст

«Многочисленные исследования позволили получить отдельные цифры, отражающие биологический возраст человека — возраст, определяемый сложным набором биомаркеров, — в отличие от их хронического возраста, фактического количества лет, прошедших с момента их рождения», — сказал Висс- Корэй, который также является директором Инициативы Фила и Пенни Найтов по повышению устойчивости мозга.

Новое исследование пошло еще дальше, получив отдельные цифры для каждого из 11 ключевых органов, систем органов или тканей: сердца, жира, легких, иммунной системы, почек, печени, мышц, поджелудочной железы, мозга, сосудистой системы и кишечника.

«Когда мы сравнили биологический возраст каждого из этих органов для каждого человека с его аналогами среди большой группы людей без явных тяжелых заболеваний, мы обнаружили, что у 18,4% людей в возрасте 50 лет и старше по крайней мере один орган старел значительно быстрее, чем средний показатель», — сказал Висс-Корей. «И мы обнаружили, что эти люди подвергаются повышенному риску заболевания этого конкретного органа в ближайшие 15 лет».

Только примерно у 1 из 60 человек, участвовавших в исследовании, два органа старели столь быстро. Но, по словам Висс-Корэй, «риск смертности у них был в 6,5 раз выше, чем у человека без какого-либо явно состарившегося органа».

Используя коммерчески доступные технологии и разработанный ими алгоритм, исследователи оценили уровни тысяч белков в крови людей, определили, что почти 1000 из этих белков происходят из того или иного органа, и связали аберрантные уровни этих белков с соответствующими органами. ' ускоренное старение и восприимчивость к болезням и смертности.

Они начали с проверки уровней почти 5000 белков в крови чуть менее 1400 здоровых людей в возрасте от 20 до 90 лет, но в основном на средних и поздних стадиях жизни, и отметили все белки, гены которых были в четыре раза более высокоактивированы в одном органе по сравнению с другими. с любым другим органом. Они обнаружили около 900 таких органоспецифичных белков, но в целях надежности сократили их число до 858.

Для этого они обучили алгоритм машинного обучения угадывать возраст людей на основе уровней этих почти 5000 белков. Алгоритм пытается выбрать белки, которые лучше всего коррелируют с интересующим признаком (в данном случае ускоренным биологическим старением человека или определенного органа), задавая один за другим вопрос: «Усиливает ли этот белок корреляцию?»

Ученые проверили точность алгоритма, оценив возраст еще около 4000 человек, которые в некоторой степени были репрезентативными для населения США.

Затем они использовали идентифицированные ими белки, чтобы сосредоточиться на каждом из 11 органов, выбранных для анализа, измеряя уровни органоспецифичных белков в крови каждого человека.

Хотя между отдельными органами внутри тела любого человека наблюдалась некоторая умеренная синхронность старения, отдельные органы этого человека в значительной степени шли разными путями по пути старения.

Разница в возрасте органов

Для каждого из 11 органов команда Висс-Корэй определила «разницу в возрасте»: разницу между фактическим возрастом органа и его предполагаемым возрастом, основанным на расчетах алгоритма, основанных на органоспецифических белках. Исследователи обнаружили, что выявленные различия в возрасте для 10 из 11 изученных органов (единственным исключением является кишечник) были в значительной степени связаны с будущим риском смерти от всех причин в течение 15 лет наблюдения.

Наличие органа с ускоренным старением (определяемого как биологический возраст органа, оцененный алгоритмом на 1 стандартное отклонение выше, чем средний групповой показатель для этого органа среди людей того же хронологического возраста) сопряжено с риском смертности на 15–50 % выше. в течение следующих 15 лет, в зависимости от того, какой орган был поражен.

Исследование показало, что у людей с ускоренным старением сердца, но изначально не проявляющих активного заболевания или клинически аномальных биомаркеров, риск сердечной недостаточности в 2,5 раза выше, чем у людей с нормально стареющим сердцем.

У людей со «старым» мозгом в 1,8 раза чаще наблюдалось снижение когнитивных функций в течение пяти лет, чем у людей с «молодым» мозгом. Ускоренное старение мозга или сосудистой системы (в любом случае) предсказывает риск прогрессирования болезни Альцгеймера так же, как это делают лучшие используемые в настоящее время клинические биомаркеры.

Также существовала сильная связь между экстремальным возрастным показателем почек (более чем на 2 стандартных отклонения выше нормы) и гипертонией и диабетом, а также между экстремальным возрастным показателем сердца и фибрилляцией предсердий и сердечным приступом.

«Если мы сможем воспроизвести это открытие у 50 000 или 100 000 человек», — сказал Висс-Корей, — «это будет означать, что, наблюдая за здоровьем отдельных органов у внешне здоровых людей, мы сможем обнаружить органы, которые претерпевают ускоренное старение у людей». тела, и мы сможем лечить людей до того, как они заболеют».

По его словам, выявление органоспецифичных белков, которые лучше всего указывают на чрезмерное старение органов и, как следствие, на повышенный риск заболеваний, также может привести к созданию новых мишеней для лекарств.

Висс-Корэй, О и Ратледж основали компанию Teal Omics Inc., чтобы изучить возможности коммерциализации своих открытий. Управление технологического лицензирования Стэнфордского университета подал заявку на патент, связанную с этой работой.

Исследователи из Вашингтонского университета; Калифорнийский университет в Сан-Франциско; Медицинский колледж Альберта Эйнштейна; и Медицинский центр Монтефиоре внесли свой вклад в эту работу.

Исследование финансировалось Национальными институтами здравоохранения (гранты P50AG047366, P30AG066515, AG072255, AG057909, AG061155, AG044829, AG066206, R01AG044546, RF1SH053303, RF1AG058501, UQ1AG058922). , P01AG003991, RF1AG074007 и T32AG047126), Стэнфордский центр исследования болезни Альцгеймера, Фонд Майкла Дж. Фонд Фокса, Ассоциация Альцгеймера, Фонд исследований Млечного Пути и Нан Фунг Life Sciences.