قطرهای خون شاید به زودی بتواند سن واقعی قلب، مغز و کلیهها را آشکار کند
زومیت: محققان با کمک هوش مصنوعی روشی ابداع کرده اند که ممکن است در آینده بتواند سن بیولوژیکی اندام ها را از روی نمونه خون تخمین بزند.
سن شناسنامه فقط تعداد سال هایی را که از تولد فرد گذشته است را نشان می دهد، اما نمی تواند وضعیت واقعی بدن او را توضیح دهد. دو نفر هم سن ممکن است فرآیندهای پیری متفاوتی را تجربه کنند. قلب، مغز یا کلیه های یک فرد ممکن است حتی از نظر بیولوژیکی پیرتر یا جوانتر از سن واقعی آنها باشد.
اخیراً محققان روشی ابداع کرده اند که می تواند با بررسی نمونه خون، سن بیولوژیکی اندام های مختلف بدن را تخمین بزند. این روش هنوز برای استفاده پزشکی آماده نیست، اما در آینده می تواند به شناسایی زودتر تغییرات مرتبط با افزایش سن و بیماری ها کمک کند.
نتایج مطالعه جدید نشان می دهد که پیری در همه قسمت های بدن با سرعت یکسانی اتفاق نمی افتد. هر عضوی تغییرات خاص خود را دارد و علائم پیری به روش های مختلف در بافت های مختلف ظاهر می شود.
هوش مصنوعی چگونه سن اندام ها را تخمین زد؟
محققان به سرپرستی آندره رندیرو از مرکز تحقیقات CeMM و موسسه لودویگ بولتزمن در دانشگاه وین، ابتدا مجموعه بزرگی از تصاویر میکروسکوپی از بافتهای بدن را بررسی کردند. آنها 25712 تصویر از 40 نوع بافت را در 29 اندام مختلف از بدن 983 اهداکننده متوفی تجزیه و تحلیل کردند. این داده ها برای شناسایی تغییرات بسیار ظریف در ساختار بافتی که با پیری مرتبط است، به یک مدل هوش مصنوعی آموزش داده شد.
سپس مدل هوش مصنوعی توانست یک «ساعت بیولوژیکی» برای هر اندام ایجاد کند. یعنی تخمین بزنیم که بافتی از نظر ظاهر و ساختار بیشتر شبیه بدن یک فرد در چه سنی است. به عنوان مثال، اگر بافت ریه یک فرد 60 ساله دارای ویژگی های میکروسکوپی مشابه نمونه های افراد مسن باشد، مدل به این نتیجه می رسد که ریه از نظر بیولوژیکی مسن تر از سن واقعی فرد است. پیش بینی های این مدل به طور متوسط حدود پنج سال با سن واقعی اهداکنندگان متفاوت بود.
به گزارش ScienceAlert، یکی از یافته های مهم این تحقیق این بود که روند پیری در کل بدن یکسان نیست. برخی از افراد زودتر از حد انتظار علائم پیری را در چندین اندام نشان دادند، اما در برخی دیگر تنها یک قسمت از بدن، مانند قلب، ریه ها یا معده، پیرتر از بقیه به نظر می رسید.
اندام هایی که سن بیولوژیکی بالاتری داشتند معمولاً تغییرات بیشتری در ساختار خود نشان می دادند. از جمله کوچک شدن بافت، افزایش سفتی بافت، کاهش عروق خونی کوچک، تجمع چربی در عضلات و تغییر در ساختار عصبی. این نشان می دهد که یک عدد واحد برای “سن بیولوژیکی بدن” نمی تواند همه تفاوت های بین اندام ها را نشان دهد.
اندازه گیری مستقیم سن بیولوژیکی یک عضو معمولاً نیاز به نمونه برداری از بافت دارد و این روش برای استفاده روزمره یا برای معاینه افراد سالم مناسب نیست. به همین دلیل، محققان بررسی کردند که آیا خون می تواند اطلاعاتی در مورد وضعیت اندام ها ارائه دهد یا خیر. آنها الگوهای فعالیت ژن در نمونه های خون را با تغییرات مشاهده شده در بافت ها مقایسه کردند.
به گفته آندره رندیرو، خون به طور مستقیم سن یک عضو را نشان نمی دهد، اما تغییرات در خون می تواند سرنخ هایی در مورد وضعیت آن عضو ارائه دهد. با یادگیری رابطه بین این دو، هوش مصنوعی می تواند سن بیولوژیکی اندام ها را تخمین بزند.
مدل ساخته شده بر اساس داده های خونی در تخمین سن بیولوژیکی کل بدن، دستگاه گوارش و طحال بهتر عمل کرد.
برای بررسی کاربرد احتمالی این روش، محققان آن را روی داده های افراد سالم و افراد مبتلا به 8 بیماری مختلف آزمایش کردند. نتایج نشان داد که در بسیاری از موارد عضوی که با این بیماری مرتبط است سن بیولوژیکی بالاتری داشته است. به عنوان مثال، در افراد مبتلا به سکته مغزی، مدل هوش مصنوعی پیری بیولوژیکی بیشتری را در مغز نشان داد. در بیماران مبتلا به بیماری کرون، قسمت های مختلف دستگاه گوارش مانند مری، معده و روده مسن تر از حد انتظار تخمین زده شد. در افراد مبتلا به آلزایمر، مغز تنها عضوی بود که افزایش قابل توجهی در سن بیولوژیکی نشان داد.
البته این یافته ها به این معنا نیست که پیری زودهنگام یک عضو لزوما باعث این بیماری شده است. این بیماری ممکن است باعث تغییرات پیری در بدن شده باشد یا هر دو فرآیند ممکن است توسط عوامل مشترک ایجاد شده باشند.
روش ابداعی هنوز در مراحل تحقیق است و محدودیت هایی دارد. بیشتر نمونههای بافت مورد استفاده پس از مرگ افراد جمعآوری شد و محققان طی سالها همان افراد را برای مطالعه روند پیری واقعی اندامها دنبال نکردند. همچنین مشخص نیست که آیا این آزمایش می تواند بیماری ها را قبل از ظهور علائم پیش بینی کند یا اینکه فقط تغییرات ناشی از بیماری های موجود را نشان می دهد.
آنچه تحقیقات جدید نشان می دهد این است که پیری بدن را نمی توان تنها با عددی مانند سن در شناسنامه توضیح داد. اندام های مختلف یک فرد ممکن است با سرعت های متفاوتی پیر شوند.
