Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một mô hình học máy để phân tích các protein trong máu nhằm ước lượng tuổi sinh học, so với tuổi đời, của các cơ quan cơ thể. Đây là một cách để dự đoán rủi ro của người khỏe mạnh về việc phát triển các điều kiện như suy tim, bệnh Alzheimer và tiểu đường có thể dẫn đến điều trị sớm hơn.
Tuổi đời không luôn tương ứng với tuổi sinh học. Quá trình lão hóa có thể gây tổn thương cấu trúc và chức năng của các cơ quan, tăng nguy cơ mắc các bệnh mãn tính. Trong khi có nhiều phương pháp để đánh giá tuổi sinh học, hầu hết chỉ cung cấp một đánh giá toàn bộ cơ thể và không cung cấp thông tin về tuổi của các cơ quan cụ thể.
Các nhà nghiên cứu của Stanford Medicine đã tiến hành một nghiên cứu đã xác định các protein biomarkers có thể ước lượng tuổi sinh học của một cơ quan và, dựa trên đó, ước lượng rủi ro bệnh lý của người cá nhân.
“Chúng tôi có thể ước lượng tuổi sinh học của một cơ quan ở người khỏe mạnh”, nói Tony Wyss-Coray, tác giả tương ứng của nghiên cứu. “Điều đó, từ đó, dự đoán rủi ro bệnh liên quan đến cơ quan đó của người đó.”
Các nhà nghiên cứu đã xem xét 11 cơ quan, hệ cơ quan hoặc mô tả: tim, phổi, não, thận, gan, tụy, ruột, cơ, mỡ, hệ thống miễn dịch và mạch máu. Họ đã đo lường 4.979 protein trên 5.676 người trưởng thành từ 20 đến 90 tuổi và đánh dấu các protein mà gene của chúng được biểu hiện ít nhất bốn lần so với bất kỳ cơ quan nào khác. Trong số tất cả các protein được đo lường, 856 (17,9%) đáp ứng định nghĩa này.
Một thuật toán học máy đã được huấn luyện để ước lượng tuổi đời của 11 cơ quan bằng cách sử dụng các protein được biểu hiện cao như đầu vào. Họ cũng đã huấn luyện một mô hình “tổ chức” bằng cách sử dụng các protein trong huyết thanh không cụ thể với cơ quan và một mô hình “truyền thống” sử dụng tất cả các protein bất kỳ không phụ thuộc vào sự chuyên biệt để so sánh đóng góp của các cơ quan cụ thể vào một chữ ký lão hóa chung. Đối với mỗi cá nhân, thuật toán tạo ra một “khoảng cách tuổi”, một đo lường của tuổi sinh học của cá nhân đó so với những người cùng tuổi. Các nghiên cứu trước đây đã phát hiện mối quan hệ giữa khoảng cách tuổi và rủi ro tử vong.
Các nhà nghiên cứu đã quan sát thấy rằng những người có cùng một khoảng cách tuổi truyền thống có các hồ sơ lão hóa cơ quan đa dạng, với một số người có lão hóa cực kỳ nhanh chóng ở một hoặc nhiều cơ quan so với dân số chung.
“Khi chúng tôi so sánh tuổi sinh học của mỗi cơ quan đối với mỗi người với những cơ quan tương ứng trong một nhóm lớn người không có bệnh nặng rõ ràng, chúng tôi phát hiện ra rằng 18,4% những người ở độ tuổi 50 trở lên có ít nhất một cơ quan lão hóa nhanh chóng hơn đáng kể so với trung bình,” Wyss-Coray nói. “Và chúng tôi phát hiện ra rằng những người này đang ở trong tình trạng rủi ro tăng cao về bệnh lý ở cơ quan cụ thể đó trong vòng 15 năm tới.”
Việc có một cơ quan lão hóa nhanh đưa đến rủi ro tử vong cao hơn từ 20% đến 50%. Trong khi chỉ có 1,7% người có lão hóa cực kỳ nhanh chóng ở nhiều cơ quan, rủi ro tử vong của họ tăng đáng kể.
“Họ có rủi ro tử vong cao gấp 6,5 lần so với người không có cơ quan nào lão hóa rõ rệt,” Wyss-Coray nói.
Về các cơ quan cụ thể, những người có lão hóa nhanh chóng của tim có rủi ro suy tim tăng lên 250%, cũng như tăng nguy cơ đau tim và nhồi máu cơ tim. Một sự tăng 1 đơn vị tiêu chuẩn trong khoảng cách tuổi của não mang lại nguy cơ tăng 34% về sự suy giảm nhận thức có ý nghĩa lâm sàng trong vòng năm năm. Lão hóa nhanh chóng của não và mạch máu dự đoán sự tiến triển của bệnh Alzheimer độc lập và mạnh mẽ như mức độ protein tau, chỉ số biomarker hiện tại dựa trên máu cho bệnh này. Cũng có mối liên kết mạnh mẽ giữa một thận lão hóa cực kỳ nhanh chóng – nghĩa là, cao hơn hai đơn vị tiêu chuẩn so với trung bình – và cả hai tăng huyết áp và tiểu đường.
Việc xác định cơ quan đang lão hóa nhanh chóng ở những người khỏe mạnh có vẻ có thể đồng nghĩa với việc điều trị chúng sớm hơn. Và việc xác định protein cụ thể của từng cơ quan chỉ ra sự lão hóa quá mức và rủi ro bệnh tương ứng có thể dẫn đến các loại thuốc mới dành riêng cho từng cơ quan.
“Các mô hình lão hóa cơ quan kết quả này có thể dự đoán tử vong, suy giảm chức năng cụ thể của cơ quan, rủi ro và tiến triển bệnh và sự đa dạng lão hóa giữa các mô,” những nhà nghiên cứu nói. “Phương pháp này ít xâm lấn, chỉ yêu cầu một mẫu máu nhỏ, và có thể được áp dụng dễ dàng để hiểu rõ về các hiệu quả của các biện pháp can thiệp sức khỏe, chẳng hạn như sửa đổi lối sống và điều trị thuốc, ở cấp độ cơ quan.”