Исследователи из Стэнфордского университета разработали алгоритм машинного обучения, который позволяет производить анализ белков в крови, чтобы определять биологический возраст различных внутренних органов человека. Поскольку он может существенно отличаться от хронологического возраста, данная методика поможет медикам заблаговременно обнаруживать риски развития опасных заболеваний, включая сердечную недостаточность, болезнь Альцгеймера, диабет и пр.

Наш хронологический возраст далеко не всегда соответствует биологическому. Старение организма может происходить неравномерно, вследствие чего деградация структур и функций отдельных органов повышает риск развития острых или хронических заболеваний. В современной медицинской практике существуют различные методики вычисления темпов биологического старения организма, однако, как правило, они достаточно поверхностно описывают общее состояние человека, не предоставляя детальной информации о биологическом возрасте конкретных органов. В рамках нового исследования учёные из Стэнфордского университета идентифицировали серию белковых биомаркеров, с помощью которых можно более точно оценить биологический возраст отдельного органа и установить уровень риска развития потенциально опасных заболеваний.

По словам одного из авторов исследования Тони Висс-Корая, даже у абсолютно здорового с виду человека старение внутренних органов может происходить довольно хаотично, в связи с чем его подверженность тем или иным заболеваниям остаётся неочевидной, тем самым понижая вероятность их своевременной диагностики и купирования. Для развития новой профилактической методики учёные изучили протеины в 11 органах, системах органов или тканях: в сердце, лёгких, головном мозге, почках, поджелудочной, кишечнике, мышцах, жировой ткани, иммунной системе и кровеносных сосудах. Эксперты оценивали 4979 белков в организмах 5676 взрослых возрастом от 20 до 90 лет, отмечая протеины, степень выраженности генов которых в одном из органов как минимум в 4 раза превышала выраженность в других. Из всего списка исследуемых материалов под этом описание подошли 856 белков (17,9%).

Далее эти данные были использованы для обучения алгоритма машинного обучения, задача которого заключалась в том, чтобы оценить хронологический возраст 11 органов / тканей по белкам с наибольшей степенью выраженности генов. Параллельно этому учёные обучили «контрольную» модель, которая вычисляла возраст органов / тканей, основываясь на информации обо всех белках вне зависимости от степени их выраженности. В случае каждого человека, чьи данные использовались в эксперименте, искусственный интеллект выделил «разницу в возрасте», описывающую биологический возраст его органов в сравнении с другими людьми из той же возрастной группы. По итогам исследования учёные обнаружили, что у некоторых испытуемых присутствовал существенный разрыв между хронологическим и биологическим возрастом организма в целом, а в отдельных случаях даже в организме одного человека одни органы могли стареть гораздо быстрее других.

По словам Висс-Корая, у 18,4% испытуемых старше 50 лет имелся хотя бы один орган, биологический возраст которого превышал биологические показатели организма в целом. При более детальном анализе состояния здоровья учёные пришли к выводу, что подобные результаты отображают существенное повышение риска развития серьёзного заболевания в «старом» органе в ближайшие 15 лет. К тому же ускорение старения хотя бы одного органа увеличивает общий риск смертности человека на 20-50%. У 1,7% добровольцев исследователи зафиксировали ускоренную деградацию сразу нескольких органов, что повышает общий риск смертности человека в 6,5 раз в сравнении с популяцией той же возрастной группы.

Что касается отдельных органов, то, например, повышенный биологический возраст сердца сопровождается повышением риска сердечной недостаточности на 250%, а также увеличивает вероятность развития инфаркта и мерцательной аритмии. Повышение выраженности единственного биомаркера в тканях головного мозга отображает повышение риска ускорения снижения когнитивных способностей в ближайшие 5 лет на 34%. Учёные предполагают, что профилактический перекрёстный анализ биомаркеров для различных органов и систем позволит заблаговременно оценивать риск развития жизнеугрожающих заболеваний, чтобы по возможности предотвратить их проявление либо облегчить течение заболевания. Кроме того, при наличии диагностированных заболеваний данная методика станет дополнительным инструментом для их контроля. К тому же такой подход является минимально инвазивным, поскольку для анализа необходим сравнительно небольшой объём крови.