Ученые разработали компьютерную модель на основе искусственного интеллекта, которая впервые раскрывает процесс старения на клеточном уровне.
С возрастом наша иммунная система тоже стареет. Мы становимся более восприимчивыми к инфекциям, прививки становятся менее эффективными, а риск развития заболеваний, связанных с иммунитетом, таких как аутоиммунные заболевания, возрастает.
Чтобы лучше понимать, как именно иммунная система меняется с возрастом и какие факторы запускают или ускоряют процессы старения, ученые считают, что надо сосредоточиться на иммунных клетках.
Команда ученых поставила перед собой задачу ответить на ключевой исследовательский вопрос: как старение влияет на различные типы иммунных клеток? Чтобы изучить этот вопрос, исследователи проанализировали тысячи наборов данных для пяти различных типов иммунных клеток.
В общей сложности команда исследователей изучила данные более чем двух миллионов отдельных иммунных клеток, полученных из образцов крови примерно 1000 здоровых людей в возрасте от 18 до 97 лет. Используя этот обширный набор данных, они разработали модель обучения ИИ, для отслеживания старения клеток. В результате появился вычислительный инструмент, который они назвали «Часы старения иммунной системы», предназначенный для отслеживания изменений иммунных клеток с течением времени.
Обнаружение Маркеров Старения
Ученым удалось выявить специфические гены для каждого типа иммунных клеток, которые участвуют в важных иммунологических процессах и активность которых меняется в процессе старения. Они служат в качестве маркерных генов для соответствующего типа иммунных клеток и в качестве ориентира при последующем применении модели.
Как инфекция COVID-19 или вакцинация от туберкулёза влияют на иммунное старение
Затем исследовательская группа применила «часы старения» в двух тематических исследованиях с использованием данных пациентов. Они хотели выяснить, как инфекция COVID-19 или вакцинация от туберкулёза влияют на процессы старения в различных типах иммунных клеток.
У пациентов с COVID-19 процессы старения были заметны только в одном типе иммунных клеток — так называемых моноцитах. Однако у людей с лёгкой формой заболевания старение было значительно менее выраженным. Результаты показали, что тяжёлые инфекции могут ускорять старение наших иммунных клеток.
Так же исследование показало, что эти изменения обратимы: примерно через три недели, когда пациенты с COVID-19 постепенно выздоравливают, моноциты начинают возвращаться к своему первоначальному возрастному профилю.
Во втором исследовании учёные использовали «часы старения», чтобы определить возраст различных типов иммунных клеток у людей, вакцинированных от туберкулёза. Здесь команда обнаружила интересную взаимосвязь: вакцинация по-разному влияла на один тип иммунных клеток, так называемые CD8-Т-клетки, в зависимости от того, насколько сильно в организме было воспаление. Однако у людей с высоким уровнем воспаления вакцинация оказывала омолаживающий эффект на иммунные клетки.
Одноклеточные часы иммунного старения впервые дают невероятно захватывающее представление о процессах старения клеток разных типов иммунной системы. Это мощный инструмент, который можно использовать в будущем, чтобы выявить дальнейшую динамику иммунного старения.