التعلم الآلي يكشف عن الشيخوخة البيولوجية للأعضاء

الشيخوخة هي عملية طبيعية تؤثر على جميع الكائنات الحية، ومع ذلك ، فإن العمر الزمني للفرد لا يعكس بالضرورة حالة الأعضاء الداخلية.

وقد يكون بعض الأعضاء أكثر شيخوخة من غيرها ، مما يزيد من خطر الإصابة بأمراض مزمنة مثل قصور القلب والزهايمر والسكري، لذلك ، فإن معرفة العمر البيولوجي للأعضاء ، وليس العمر الزمني ، يمكن أن يكون مفيدًا للوقاية والعلاج المبكر.

في دراسة جديدة نشرت في دورية Nature ، استخدم باحثون من جامعة ستانفورد نموذجًا للتعلم الآلي لتحليل مستويات البروتين في الدم لتحديد العمر البيولوجي لـ 11 عضوًا أو نظامًا عضويًا أو نسيجًا في الجسم.

وقال توني ويس كوراي ، أحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة: “يمكننا تقدير العمر البيولوجي لأي عضو في جسم شخص سليم ، وهذا يمكن أن يساعدنا في التنبؤ بخطر الإصابة بمرض مرتبط بهذا العضو”.

الباحثون قاموا بقياس 4979 بروتينًا في عينات دم من 5676 شخصًا تتراوح أعمارهم بين 20 و 90 عامًا. وجدوا أن 856 بروتينًا ، أو 17.9 ٪ من الإجمالي ، كانت مرتبطة بشكل خاص بعضو معين ، مما يعني أن تعبيرها الجيني كان أعلى بأربع مرات على الأقل من أي عضو آخر.

ثم تم تدريب نموذج التعلم الآلي لاستخدام هذه البروتينات كمدخلات لتقدير العمر الزمني للأعضاء المختلفة، وقارنوا النتائج مع نموذجين آخرين ، واحد يستخدم بروتينات بلازما عامة ، والآخر يستخدم جميع البروتينات المتاحة.

لكل فرد ، حسبت الخوارزمية “فجوة عمرية” ، وهي مقياس للفرق بين العمر البيولوجي والعمر الزمني. ووجد الباحثون أن هذه الفجوات تتفاوت بين الأعضاء المختلفة ، وتشير إلى مستويات مختلفة من الشيخوخة والمخاطر الصحية. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن الفجوات العمرية الكبيرة ترتبط بزيادة خطر الوفاة.

وفيما يتعلق بالأعضاء الفردية ، وجد الباحثون أن الأشخاص الذين يعانون من شيخوخة القلب السريعة لديهم خطر أعلى بنسبة 250 ٪ للإصابة بفشل القلب ، بالإضافة إلى خطر أعلى للإصابة بالنوبات القلبية والرجفان الأذيني.

كما أن زيادة انحراف معياري واحد في فجوة عمر الدماغ تزيد خطر التدهور المعرفي بنسبة 34 ٪ خلال خمس سنوات. وتنبأت شيخوخة الدماغ والأوعية الدموية بشكل مستقل بالإصابة بمرض الزهايمر ، بغض النظر عن مستويات بروتين تاو ، وهو مؤشر حيوي للمرض، وكانت هناك علاقات قوية بين شيخوخة الكلى الشديدة ، وهي انحرافين معياريين فوق المتوسط ، وارتفاع ضغط الدم والسكري.

الباحثون يقولون إن هذه الدراسة تفتح آفاقًا جديدة للوقاية والعلاج المبكر للأمراض المرتبطة بالشيخوخة، يمكن تحديد الأعضاء التي تشيخ بسرعة أكبر من اللازم ، واستهدافها بتدخلات صحية مثل تغييرات نمط الحياة أو العلاجات الدوائية.

كما يمكن تحديد البروتينات الخاصة بالأعضاء التي تشير إلى الشيخوخة المفرطة ، واستخدامها كمؤشرات حيوية للتشخيص والمراقبة، ويقولون إن هذا النهج يتطلب عينة دم صغيرة فقط ، ويمكن تطبيقه بسهولة في الإعدادات السريرية.

ليفانت-وكالات