Ученые США и Великобритании разработали метод определения биологического возраста людей по микрофлоре кишечника. Сведения о биологическом возрасте можно использовать для предотвращения преждевременной смерти человека, если в ходе анализа будут выявлены тревожные признаки. Результаты научной работы опубликованы в репозитории препринтов bioRxiv.
В кишечнике человека живут колонии бактерий, количество клеток в которых достигает 10 в 14-й степени, что примерно на порядок выше количества клеток самого организма. Известно, что микрофлора играет важную роль в формировании иммунитета, производит важные для нервной системы вещества, а также влияет на процесс старения. Поскольку состав кишечного микробиома с течением жизни меняется, трудно определить, какие именно бактерии связаны с риском развития определенных заболеваний и старением.
В новом исследовании приняли участие 1165 человек возрастом 20-90 лет, у которых взяли 3663 образца кишечного микробиома. Биологи определили состав микрофлоры в каждом случае и связали его с биологическим возрастом добровольцев. Полученные данные, включающие свойства каждого вида микроорганизма, были использованы для глубокого обучения нейронной сети, состоящей из трех скрытых слоев с 512 узлами в каждом, обрабатывающих поступающую информацию. В качестве обучающей выборки были использованы 90 процентов образцов, остальные применялись для проверки.
Как показало тестирование, обученная нейронная сеть предсказывала возраст человека по составу его микрофлоры с погрешностью в 3,94 года. Дальнейший анализ продемонстрировал, что биологический возраст человека определяют 39 таксонов микроорганизмов.
Оказалось, что старение мало связано с наличием в кишечнике полезных или вредных бактерий. Например, число клеток патогенного микроорганизма Campylobacter jejuni, вызывающего диарею, с возрастом уменьшалось, а виды рода Eubacterium, полезного для человека, наоборот, увеличивали свою численность. Кроме того, микроорганизмы, характерные для старых людей, не обязательно способствуют старению и развитию связанных с возрастом заболеваний.