นาฬิกาผู้สูงอายุด้วย AI ทำนายโรค

นักวิจัยของมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดโดยใช้พลังของปัญญาประดิษฐ์ ได้สร้างเครื่องมือที่สามารถทำนายโรคอักเสบที่เกี่ยวข้องกับอายุและประเมินสุขภาพโดยรวมของระบบภูมิคุ้มกัน การพัฒนานี้เรียกว่า "aging clock" หรือ iAge

iAge คืออะไร

ความจริงที่ว่าระดับสุขภาพโดยตรงขึ้นอยู่กับสถานะของระบบภูมิคุ้มกันเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วกว่าร้อยปี แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ดึงความสนใจไปยังคุณลักษณะอื่นที่พวกเขาสนใจ ปรากฎว่าในร่างกายของผู้สูงอายุเช่นเดียวกับในผู้ที่มีโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุจำนวนสารประกอบที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบเพิ่มขึ้นอย่างเรื้อรัง เมื่อเราอายุมากขึ้น ระดับของโมเลกุลในร่างกายมนุษย์จะเพิ่มขึ้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการอักเสบที่ทำให้เกิดความเสียหายในระยะยาว โรคทางระบบประสาท โรคหัวใจ และมะเร็งสัมพันธ์กับการอักเสบเรื้อรังที่เป็นระบบ

เป็นผลให้นักวิทยาศาสตร์เริ่มศึกษาว่าเครื่องหมายของส่วนประกอบการอักเสบในเลือด (เครื่องหมายเลือดอักเสบ) สามารถระบุอายุทางชีวภาพของบุคคลและบ่งบอกถึงความชราอย่างรวดเร็วด้วยโรคที่เกี่ยวข้องหรือไม่ ในการทำเช่นนี้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ร่วมกับบริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ Edifice Health ได้พัฒนา "นาฬิกาแห่งวัย" ซึ่งเป็นอัลกอริธึมที่ใช้ปัญญาประดิษฐ์ที่วิเคราะห์สารในระบบภูมิคุ้มกันในเลือด ตลอดจนเครื่องหมายที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบเรื้อรัง ผลการศึกษาได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Nature Aging

เมื่อพิจารณาถึงระดับของสุขภาพภูมิคุ้มกันและกระบวนการอักเสบในร่างกาย การพัฒนาสามารถกำหนดอายุทางชีวภาพของบุคคลได้ การเพิ่มขึ้นของเครื่องหมายการอักเสบบ่งชี้ถึงความเสี่ยงที่จะเกิดโรค ในขณะที่คะแนนที่ต่ำกว่าบ่งชี้ว่ามีระบบภูมิคุ้มกันที่แข็งแรง นอกจากนี้ “นาฬิกาแห่งวัย” ซึ่งอิงจากผลลัพธ์ที่ได้นั้น สามารถให้คำแนะนำส่วนบุคคลเกี่ยวกับการใช้ชีวิต การใช้ยาและอาหารเสริมที่จะช่วยลดระดับของการอักเสบเรื้อรัง และในขณะเดียวกันคืออายุทางชีวภาพ

iAge ทำงานอย่างไร

ในการพัฒนา iAge นักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์ตัวอย่างเลือดจาก 1,001 คนอายุ 8 ถึง 96 ปีเพื่อหาเครื่องหมายของการอักเสบที่เกี่ยวข้องกับอายุอย่างเป็นระบบ แต่ถ้าสามารถระบุการอักเสบเฉียบพลันในร่างกายที่เกิดจากการติดเชื้อจากโมเลกุลจำเพาะจำนวนหนึ่ง ก็ไม่มีการแยกตัวบ่งชี้ทางชีวภาพพิเศษเพื่อระบุการอักเสบเรื้อรังที่เกี่ยวข้องกับอายุ

โดยใช้วิธีการคำนวณที่ซับซ้อน นักวิทยาศาสตร์ของสแตนฟอร์ดวิเคราะห์ตัวอย่างเลือดที่ได้รับ โดยคำนึงถึงเพศ อายุ น้ำหนักตัว ตลอดจนปัจจัยทางชีววิทยาอื่นๆ อีกหลายอย่าง และสามารถแยกไบโอมาร์คเกอร์ที่อาจเกิดขึ้นเพื่อระบุภาวะเรื้อรัง การอักเสบในร่างกาย

เครื่องหมายวิเคราะห์โดย iAge

Multimorbidity

พยาธิสภาพหลายอย่างในผู้ป่วยรายเดียวเรียกว่า multimorbidity พูดง่ายๆ ก็คือ "ช่อดอกไม้" ของโรคอักเสบเรื้อรังที่ทำให้รุนแรงขึ้นซึ่งกันและกัน Aging Clock ยืนยันความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างคะแนน iAge กับหลายโรค โดยเฉพาะอย่างยิ่งแนวโน้มที่จะ "ช่อดอกไม้" ของโรคเป็นเรื่องปกติสำหรับผู้ที่มีอายุมากกว่า 60 ปี นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังพบความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างภาวะ multimorbidity กับจำนวน T-lymphocytes, B-cells และ leukocytes ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน

อายุการใช้งาน

การใช้ความสามารถของ "นาฬิกาแห่งวัย" นักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์ iAge ในผู้มีอายุ 100 ปีซึ่งมีอายุ 100 ปีขึ้นไป ปรากฎว่าใน 68% ของพวกเขาเครื่องวิเคราะห์กำหนดค่า iAge ที่ค่อนข้างต่ำ สิ่งนี้ทำให้เราสามารถสรุปได้ว่า iAge ต่ำนั้นมีอายุยืนยาวเป็นพิเศษ ผลการศึกษาพบว่า คนที่มีอายุครบ 100 ปีมีภูมิคุ้มกันโรคน้อยกว่าอายุจริงเกือบ 40 ปี

ภูมิคุ้มกันแก่วัย

ภูมิคุ้มกันสูงวัยคือการเสื่อมสภาพและความผิดปกติของระบบภูมิคุ้มกันที่เกิดขึ้นตามอายุ สำหรับการวิเคราะห์ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพนี้ โปรตีน CXCL9 ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างภูมิคุ้มกัน (สภาพที่เซลล์ของระบบภูมิคุ้มกันหยุดแบ่งตัว) มีบทบาทพิเศษ มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างโปรตีนกับอายุนี้: เมื่ออายุ 60 ปี ปริมาณโปรตีนในร่างกายจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก

เป็นที่เชื่อกันว่าบทบาทของโปรตีน CXCL9 ในกระบวนการสร้างภูมิคุ้มกันอาจสัมพันธ์กับการทำงานของเซลล์บุผนังหลอดเลือดที่บกพร่อง มีอยู่ในเยื่อบุหลอดเลือดและมีส่วนเกี่ยวข้องกับการควบคุมการไหลเวียนของเลือด ในกรณีที่เกิดความเสียหายต่อเซลล์บุผนังหลอดเลือดในร่างกาย กระบวนการอักเสบจะเริ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักวิทยาศาสตร์พบว่าหนูที่มีอายุมากได้ทำลายเซลล์บุผนังหลอดเลือดและเพิ่มระดับของโปรตีน CXCL9 ซึ่งในที่สุดนำไปสู่การพัฒนาของหลอดเลือด การศึกษาอื่น ๆ แสดงให้เห็นว่าความเสียหายต่อเซลล์เหล่านี้ทำให้กล้ามเนื้อหัวใจหนาขึ้น ซึ่งเพิ่มความเสี่ยงต่อโรคหัวใจและหลอดเลือด อย่างไรก็ตาม เมื่อโปรตีน CXCL9 ถูกยับยั้งในหนูทดลอง เซลล์บุผนังหลอดเลือดได้คืนค่าการทำงานบางส่วน

iAge ช่วยให้สามารถระบุตัวบ่งชี้การสูงวัยของภูมิคุ้มกันได้

อย่างไรก็ตาม จนถึงเวลานั้น ในบรรดาสัญญาณหลักของความชรา ได้แก่

  • ความไม่แน่นอนของจีโนม;
  • ความผิดปกติของไมโตคอนเดรีย;
  • การลดความยาวเทโลเมียร์;
  • เซลล์ต้นกำเนิดพร่อง;
  • การเปลี่ยนแปลงของอีพีเจเนติกส์;
  • การสูญเสียโปรตีโอสตาซิส;
  • ภาวะขาดสารอาหาร;
  • ความแก่ของเซลล์;
  • การเปลี่ยนแปลงในการสื่อสารภายในเซลล์

หลังจากการศึกษา นักวิทยาศาสตร์จากสแตนฟอร์ดระบุว่าอาการเหล่านี้เป็นผลมาจากการอักเสบเรื้อรังในร่างกายอย่างเป็นระบบ ดังนั้นการอักเสบจึงควรถือเป็นอาการของความชรา

ประโยชน์ของ “นาฬิกาสูงวัย” สำหรับการแพทย์คืออะไร

“นาฬิกาสูงวัย” ที่อิงจากปัญญาประดิษฐ์คือการพัฒนาที่เปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับยา เทคโนโลยีนี้ช่วยในการตรวจหาการอักเสบและความอ่อนแอของระบบภูมิคุ้มกันในระยะเริ่มแรก ในทางกลับกัน สิ่งนี้มีประโยชน์ในการระบุแนวโน้มของผู้คนต่อโรคบางชนิด และทำให้สามารถใช้มาตรการป้องกันได้ทันเวลาเพื่อปรับปรุงสุขภาพโดยรวมของพวกเขา David Furman หนึ่งในผู้เขียนการศึกษาระดับปริญญาเอก รองศาสตราจารย์แห่งสถาบัน Buck David Furman ระบุว่าความสามารถของ iAge ช่วยให้เราสามารถทำนายโรคที่อาจเกิดขึ้นได้ล่วงหน้าถึง 7 ปี และสิ่งนี้ให้โอกาสอันยิ่งใหญ่ในแง่ของการป้องกัน

แหล่งที่มา
  1. ข่าวทางการแพทย์วันนี้ – iAge: 'นาฬิกาแห่งวัย' ใช้ AI เพื่อทำนายสุขภาพของภูมิคุ้มกัน การโจมตีของโรค
  2. Edifice Health, Inc. – Inflammatory Age®, iAge®
  3. ธรรมชาติสูงวัย. – นาฬิกาอักเสบของริ้วรอย (iAge) ที่อิงจากการเรียนรู้ลึกติดตามการเกิดหลายโรค ภูมิคุ้มกันบกพร่อง ความอ่อนแอ และการแก่ของหลอดเลือดหัวใจ
  4. แหล่งข้อมูลอย่างเป็นทางการสำหรับ Nicotinamide Mononucleotide – นาฬิกาสูงอายุจากการอักเสบทำนายโรคเรื้อรังในผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดี
  5. สถาบันบั๊กเพื่อการวิจัยเรื่องอายุ – นาฬิกาที่สามารถดำเนินการได้ครั้งแรกที่ทำนายสุขภาพภูมิคุ้มกันและโรคเรื้อรังของวัย