Бактерии в кишечнике могут показать ваш истинный возраст
Исследователи пришли к выводу, что микробиом – это удивительно точные биологические часы, способные предсказать возраст большинства людей с точностью в несколько лет, – пишет Science (Emily Mullin, The bacteria in your gut may reveal your true age).
Статья Galkin et al. Human microbiome aging clocks based on deep learning and tandem of permutation feature importance and accumulated local effects опубликована на сайте bioRxiv – ВМ.
Миллиарды бактерий, которые живут в кишечнике, могут участвовать в регуляции очень многих процессов: от способности переваривать пищу до функционирования иммунной системы. Но ученые крайне мало знают о том, как выглядит «нормальный» микробиом и как он изменяется со временем. Исследователи изучили кишечные бактерии тысяч людей во всем мире и пришли к выводу, что по состоянию микробиома можно судить о возрасте человека.
Чтобы выяснить, как микробиом меняется со временем, исследователь долголетия Алекс Жаворонков и его коллеги из InSilico Medicine – стартапа в области искусственного интеллекта в Роквилле (штат Мэриленд) исследовали более 3600 образцов кишечных бактерий 1165 здоровых людей, живущих по всему миру. Около трети участников исследования были в возрасте от 20 до 39 лет, еще треть – от 40 до 59 лет, оставшиеся – от 60 до 90 лет.
Затем ученые использовали искусственный интеллект для анализа данных. Сначала они обучили свою компьютерную программу на 95 различных видах бактерий из 90% образцов, а также снабдили информацией о возрасте людей, у которых они были взяты. Затем алгоритм должен был предсказать возраст людей, предоставивших оставшиеся 10% образцов. Программа смогла точно определить возраст в пределах 4 лет. Из 95 видов бактерий 39 оказались наиболее важными в прогнозировании возраста.
Жаворонков и его коллеги обнаружили, что некоторые микробы становились более многочисленными по мере старения людей, например Eubacterium hallii, который, как считается, играет важную роль в обмене веществ в кишечнике. Количество других уменьшилось, как Bacteroides vulgatus, который связан с язвенным колитом – типом воспаления в пищеварительном тракте. Соавтор Вадим Гладышев – биолог из Гарвардского университета, который изучает старение, считает, что изменения в рационе питания, привычках сна и физической активности, вероятно, способствуют этим изменениям в разных видах бактерий.
Жаворонков считает, что «часы старения микробиома» можно использовать в качестве основы для проверки того, насколько быстро или медленно стареет человек, и влияют ли такие факторы, как алкоголь, антибиотики, пробиотики и диета, на продолжительность жизни. Также новый метод можно использовать для сравнения здоровых людей с теми, у кого есть определенные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, чтобы увидеть, отклоняются ли их микробиомы от нормы.
Если эта идея будет подтверждена, то анализ микробиома присоединится к другим биомаркерам, которые ученые используют для прогнозирования биологического возраста, включая длину теломер – кончиков хромосом, участвующих в старении, – и изменения в экспрессии ДНК в течение жизни человека. Сочетание новых часов старения с уже известными может дать гораздо более точную картину истинного биологического возраста человека и его здоровья. Это также может помочь исследователям пристальнее проверить, влияют ли определенные вмешательства, включая лекарства и другие виды лечения, на процесс старения. «Вам не нужно ждать, пока люди умрут, чтобы провести эксперименты на долголетие», – говорит Жаворонков.
Идея, что вы можете предсказать чей-либо возраст на основе кишечного микробиома, «очень правдоподобна» и «чрезвычайно интересна» для ученых, изучающих старение, – считает ученый-компьютерщик и исследователь микробиома Робин Найт – директор Центра инноваций в области микробиома в Калифорнийском университете в Сан Диего. Его группа анализирует 15 000 образцов в рамках американского проекта Gut Project – всемирного исследования микробиома, которое он запустил для разработки аналогичных предикторов возраста.
Но одна из проблем разработки таких часов заключается в том, что существуют огромные различия в том, какие бактерии присутствуют в кишечнике людей во всем мире. «Чрезвычайно важно воспроизвести подобные исследования с заметно разными группами населения», чтобы выяснить, существуют ли явные признаки старения у разных групп людей, – считает Найт.
Он говорит, что также не известно, являются ли изменения в микробиоме причиной изменения темпов старения людей, или же эти изменения представляют собой только побочные эффекты старения. InSilico Medicine строит несколько часов старения на основе машинного обучения, которые можно сочетать с микробиомным. «Возраст является таким важным параметром при всех видах заболеваний, – говорит Жаворонков. – Каждую секунду мы меняемся».
«Научная Россия»
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
