Ученые создали "Часы старения" иммунитета: АИ-модель показывает, как стареют клетки

С возрастом наша иммунная система теряет эффективность: мы становимся более восприимчивыми к инфекциям, снижается эффективность вакцин, а также возрастает риск развития иммунных нарушений, в частности аутоиммунных заболеваний. Чтобы понять, что именно запускает эти изменения, исследователи решили сосредоточиться на главных игроках иммунитета — иммунных клетках.

Ученые из Немецкого центра инфекционных исследований (HZI) представили уникальную компьютерную модель, основанную на искусственном интеллекте, подробно демонстрирующую, как меняется иммунная система человека с возрастом — вплоть до уровня отдельных клеток.

Об этом пишет "Украинский телекоммуникационный портал".

Как возраст оказывает влияние на иммунитет?

С возрастом наша иммунная система теряет эффективность: мы становимся более восприимчивыми к инфекциям, снижается эффективность вакцин, а также возрастает риск развития иммунных нарушений, в частности аутоиммунных заболеваний. Чтобы понять, что именно запускает эти изменения, исследователи решили сосредоточиться на главных игроках иммунитета — иммунных клетках.

"Нам важно выяснить, какие именно процессы и гены задействованы в старении иммунной системы, чтобы влиять на них и улучшать здоровье в пожилом возрасте", — объясняет профессор Янг Ли, директор Центра индивидуализированной медицины и руководитель отдела вычислительной биологии HZI.

Анализ миллионов клеток

Команда собрала и проанализировала транскриптомные данные – записи активных генов – для пяти типов иммунных клеток, прорабатывая более 2 миллионов клеток из крови примерно 1000 здоровых людей в возрасте от 18 до 97 лет. Данные были получены из открытых и научных публикаций.

На основе этого массива данных была создана модель машинного обучения — Single-Cell Immune Aging Clock или "Часы старения иммунных клеток". Этот инструмент позволяет отслеживать возрастные изменения иммунной системы на уровне отдельных клеток.

Ключевые гены старения

Модель выявила конкретные гены, изменяющие активность в каждом из типов иммунных клеток по мере старения. Оказалось, что многие связаны с воспалительными процессами — что подтверждает известную связь между хроническим воспалением и старением организма.

"Эти гены стали своеобразными "метками", которые мы можем использовать для изучения возрастных изменений и эффективности потенциальных терапий", — отмечает профессор Ли.

Как инфекции и вакцинация влияют на старение иммунитета?

Исследователи применили "Часы старения" в двух отдельных случаях — на примере пациентов с COVID-19 и прошедших вакцинацию против туберкулеза.

1. COVID-19 и старение клеток

При анализе данных пациентов с COVID-19 выявлено, что признаки старения были заметны только в одном типе клеток – моноцитах, и только у тех, кто перенес тяжелое течение болезни. У людей с лёгкой формой эти изменения были менее выраженными. В течение трех недель после выздоровления иммунные клетки возвращались в свое нормальное состояние, что свидетельствует о потенциальном восстановлении после инфекции.

2. Вакцинация против туберкулеза – обратное старение?

В другом исследовании команда изучала, как изменяются CD8 Т-клетки после туберкулезной вакцинации. У пациентов с повышенным уровнем воспаления в организме вакцинация имела неожиданный омолаживающий эффект на иммунные клетки. Это открывает возможности для терапевтического использования вакцин в контексте здорового старения.

Перспективы: контроль за старением иммунитета

"Наш инструмент – это мощная технология для изучения клеточного старения в реальном времени. Мы надеемся, что в будущем его можно будет использовать для разработки новых методов поддержания здоровой иммунной системы в пожилом возрасте", – подчеркивает профессор Янг Ли.

Модель может стать основой для новых подходов к диагностике, профилактике и лечению возрастных нарушений, включая индивидуальный подход к вакцинации, а также для понимания того, как организм реагирует на стрессы, инфекции и терапии.

Ранее сообщалось, что ученые из Университета Стоуни Брук в США установили, что процессы дегенерации мозга становятся заметными уже в 44 года, а наибольшее ускорение приобретают в 67 лет. Исследование базируется на анализе сканирования мозга и тестах, проведенных на 19300 людях.

Читайте также: