Veroudering is een systemisch proces dat wordt gereguleerd door complexe netwerken op meerdere niveaus, van moleculen tot het lichaam. Microscopische verstoringen stromen in het netwerk en veroorzaken macroscopische achteruitgang en de progressie van chronische ziekten. Beïnvloed door de verschillen in gezondheidsreserves tussen individuen en de asynchrone kenmerken van orgaanveroudering, vertoont het verouderingspercentage van mensen van dezelfde leeftijd aanzienlijke verschillen. De ontwikkeling van biotechnologie en kunstmatige intelligentie heeft de transformatie van onderzoek naar veroudering bevorderd van beschrijvende correlatie naar kwantificeerbare interventie, waarbij wordt geprobeerd vragen te beantwoorden als 'hoe oud is een persoon', 'waar wordt iemand eerst ouder, waarom wordt hij ouder en hoe moet hij ingrijpen'.
Onlangs heeft het Beijing Genome Institute van de Chinese Academie van Wetenschappen (National Bioinformatics Center), in samenwerking met het Institute of Zoology en andere eenheden, een verouderend digitaal menselijk holografisch raamwerk gebouwd om multidimensionale verouderingsgegevens in kaart te brengen in een geïndividualiseerd digitaal tweelingmodel. In de proof-of-concept analyseerde het team een gestandaardiseerd cohort van gezonde vrijwilligers uit vier centra, verzamelde meer dan 240 parameters, bouwde een multimodaal, multi-niveau en interpreteerbaar verouderingskloksysteem en construeerde een verouderend digitaal menselijk lichaamsmodel dat kwantificeerbaar, gesimuleerd en interventiebaar is. Dit raamwerk breidt effectief de dimensie van verouderingsbeoordeling uit en kan de biologische leeftijd nauwkeurig voorspellen, asynchrone orgaanveroudering in kaart brengen en verouderingsbevorderende moleculen zoals stollingsfactoren identificeren.
Dit raamwerk volgt de drielaagse logica van ‘lezen, berekenen en aanpassen’. "Lezen" om multidimensionale verouderingsgegevens te verkrijgen. "Berekening" is afhankelijk van de multimodale verouderingsklok om gegevens om te zetten in biologische leeftijd en orgaanverouderingssnelheid. De kerncapaciteitsklok integreert meer dan 240 fysiologische indicatoren. De multimodale klok integreert zes niveaus van moleculaire gegevens om de leeftijdsvoorspellingsfout terug te brengen tot 3,87 jaar. De orgelklok maakt gebruik van vloeistoffasebiopsietechnologie om onafhankelijk de biologische leeftijd van zes organen te beoordelen en de asynchrone kenmerken van veroudering te onthullen. "Tune", gericht op richtbare verouderingsbevorderende moleculen op basis van causale gevolgtrekking.
De studie construeerde ook onafhankelijke verouderingsklokken voor zes belangrijke organen: hersenen, lever, longen, spieren, bloedvaten en huid. Onderzoek heeft bevestigd dat er een significante asynchronie bestaat in de veroudering van organen, en dat het verouderingstijdstip van de lever eerder ligt dan dat van de hersenen. Het team identificeerde ook twee niet-lineaire veranderingsvensters tussen de leeftijd van 40 en 50 jaar en tussen de leeftijd van 60 en 70 jaar. De significante activering van de stollingsroute op de leeftijd van 60 tot 70 jaar is een kritische fase voor versnelde veroudering.
Uit de studie bleek ook dat stollingsfactoren die afkomstig zijn van verouderende levers synergetisch worden opgereguleerd. In vitro-experimenten hebben bevestigd dat belangrijke stollingsfactoren veroudering van endotheelcellen kunnen veroorzaken; in vivo experimenten bij muizen hebben aangetoond dat injectie van F13B een versnelde veroudering van meerdere weefsels kan veroorzaken, wat bevestigt dat stollingsfactoren de kernmoleculen zijn die de veroudering van bloedvaten en meerdere organen aansturen.
Uit klinische vertalingen blijkt dat de kernklok bij benadering kan worden gereconstrueerd met behulp van slechts een representatieve reeks plasma-eiwitten, wat erop wijst dat bloedonderzoek een haalbare manier kan worden om de biologische leeftijd te bepalen. De orgaanspecifieke verouderingsklok kan vroegtijdig verouderende organen vooraf identificeren en gedifferentieerde interventiedoelen bieden. Voor vasculaire veroudering veroorzaakt door stollingsfactoren kan het zich richten op de stollingsroute. De veroudering van andere soorten organen kan gepaard gaan met verschillende levensstijl- of medicijninterventies.
Deze studie markeert een paradigmaverschuiving in de verouderingswetenschap van beschrijvend naar systematisch en causaal, en stelt de kwantificeerbare biologische leeftijd vast als de belangrijkste evaluatie-indicator voor verouderingsinterventie. Momenteel blijft het onderzoeksteam het model herhalen door longitudinale gegevens te introduceren die verschillende populaties bestrijken, goedkope detectietechnologie te ontwikkelen en geleidelijk problemen op te lossen zoals beperkingen van cross-sectionele gegevens en verificatie van stollingsfactorremmers. Verwacht wordt dat deze prestatie een dynamische dubbele gezondheidsmotor zal opleveren en een gestandaardiseerd en transformeerbaar nieuw pad voor gezond ouder worden zal bieden.
Relevante onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Cell (Cel)superieur.
Papieren link
X-Age multidimensionaal verouderingsbeoordelings- en digitaal modelleringskader