'Jam penuaan' memberi tahu Anda berapa 'lebih tua' Anda daripada usia kronologis Anda. Bagaimana cara kerjanya?
Jika Anda ingin mengetahui usia kronologis Anda, cukup hitung lilin pada kue ulang tahun Anda berikutnya. Menghitung usia biologis Anda, sedikit lebih rumit.
Usia kronologis adalah jumlah tahun antara kelahiran Anda dan sekarang; Ini murni berbasis waktu. Usia biologis, di sisi lain, menggambarkan Kerusakan progresif sistem fisiologis dan molekuler individu dari waktu ke waktu; Ini adalah ukuran seberapa “tua” tubuh itu. Perhitungan ini bertujuan untuk menjawab pertanyaan seberapa baik sistem, organ, dan sel Anda bekerja dibandingkan dengan baseline rata -rata yang sehat.
“Usia biologis sangat sulit untuk didefinisikan karena ini merupakan gagasan konseptual,” kata Eric SunAsisten Profesor Teknik Biomedis di MIT, di mana ia akan meluncurkan lab baru mulai tahun 2026. Konsep ini mengharuskan Anda untuk berpikir lebih sedikit tentang kronologi murni dan lebih banyak tentang bagaimana kinerja tubuh Anda dari waktu ke waktu, dan apa risiko dan kerentanan Anda untuk berbagai penyakit mungkin di masa depan, katanya.
Para ilmuwan telah merancang sejumlah “jam” yang bertujuan menentukan usia biologis orang. Begini cara mereka bekerja dan mengapa mereka mungkin berguna.
Apa itu “jam penuaan biologis”?
Pikirkan baterai: baterai baru mulai dari kapasitas 100%, dalam hal kemampuan mereka untuk memegang muatan dengan andal, tetapi kapasitas itu turun dari waktu ke waktu ketika baterai menyatu dan mematikan perangkat. Usia biologis adalah konsep kapasitas yang serupa, dan alat yang digunakan para peneliti dan dokter untuk mengukur milikmu Kapasitas dikenal sebagai jam penuaan, juga dikenal sebagai “jam omic” atau “tes usia biologis.”
Meskipun jam seperti itu dalam perkembangan, ilmu usia biologis masih dalam masa pertumbuhan. Deskripsi pertama jam penuaan muncul di jurnal pada tahun 2013. Sejak itu, para peneliti telah mengembangkan lusinan jam penuaan yang mengukur usia biologis melalui metrik yang berbeda, seperti profil protein, fungsi sistem kekebalan tubuh dan modifikasi epigenetikMakna perubahan pada DNA yang mengubah cara gen bekerja tanpa mengubah kode mendasar DNA.
Bagaimana cara kerja jam penuaan?
Jam penuaan biasanya dibangun di atas Model Pembelajaran Mesin – Model statistik yang mengenali pola dalam data dan membuat prediksi berdasarkan pola tersebut. Model -model ini didasarkan pada teknik matematika yang disebut regresiyang berupaya memprediksi kemungkinan peristiwa berdasarkan banyak variabel dan kepentingan relatifnya terhadap prediksi, yang dikenal sebagai “bobot.”
Secara sederhana, model melipatgandakan setiap variabel dengan beratnya dan menambahkan semua variabel tertimbang untuk mendapatkan probabilitas Anda. Misalnya, model regresi yang memprediksi risiko kanker paru -paru seseorang mungkin menimbang riwayat merokok lebih dekat ke 1, karena itu sangat berkorelasi dengan kanker paru -paru Tetapi akankah paparan radon berat lebih rendah dari merokok karena tidak sebagai prediksi risiko kanker paru -paru.
Model pembelajaran mesin ini yang digunakan dalam jam penuaan dilatih pada ribuan titik data “biomarker”. Biomarker adalah pengukuran senyawa tertentu, seringkali tetapi tidak selalu dari sampel darah, yang bertindak sebagai ukuran proksi untuk suatu kondisi atau proses biologis. Sebagai contoh, kadar protein C-reaktif yang lebih tinggi dari normal dan jumlah sel darah putih biasanya berarti sistem kekebalan tubuh merespons infeksi. Darah adalah sumber biomarker yang baik karena beredar melalui seluruh tubuh dan mau tidak mau mengambil tanda -tanda penyakit, Sun menjelaskan.
Jam juga dilatih di Usia kronologis dan status kesehatan orang -orang yang memberikan sampel ke dataset.
Algoritma ini menganalisis data ini dan mencari pola – kekuatan utama pembelajaran mesin – sebelum menghasilkan serangkaian aturan yang dapat digunakan untuk menafsirkan titik data baru yang tidak termasuk dalam dataset asli. Dengan cara itu, itu dapat membuat prediksi tentang kesehatan orang tertentu, bahkan jika itu tidak “mengetahui” usia atau status kesehatan mereka. Itu bisa saja keluar dari biomarker dan pola yang ditarik dari data asli.
Bagaimana cara kerja “jam epigenetik”?
Jam penuaan pertama, serta banyak penerus mereka, didasarkan pada epigenetik – khususnya, Data metilasi DNA. Kelompok metil adalah molekul yang mengaitkan ke situs -situs tertentu dalam DNA, mempengaruhi apakah gen yang mereka melekat aktif.
Yang kuncinya adalah bahwa situs -situs ini dapat memperoleh atau kehilangan kelompok metil dari waktu ke waktu. Pola metilasi Bervariasi di seluruh tubuhdan penelitian menunjukkan bahwa mereka berubah dengan cara yang dapat diprediksi seiring bertambahnya usia. Dengan menganalisis pola -pola khas ini, jam epigenetik dapat memperkirakan usia biologis individu. Perbedaan antara usia aktual dan usia yang diprediksi – disebut celah usia, atau “delta” – menentukan apakah mereka menua lebih cepat atau lebih lambat dari norma yang sehat.
Studi 2024 di jurnal Epigenomik Detail Empat Generasi Jam Epigenetik:
Generasi Pertama: Dilatih hanya pada data metilasi dan hanya mengukur delta, atau perbedaan antara usia kronologis dan usia biologis yang dihitung. Mereka dapat mengetahui seberapa banyak “lebih tua” atau “lebih muda” Anda terlihat dibandingkan dengan norma.
Generasi Kedua: Menambahkan set data seputar kematian dan kondisi kesehatan untuk memprediksi risiko orang mortalitas dini atau kondisi terkait usia. Contoh jam generasi kedua adalah Fenoageyang menggabungkan dataset dengan biomarker mengukur fungsi hati, ginjal, metabolisme dan kekebalan tubuh. Dengan menambahkan data lain ini, feno dapat memprediksi risiko kematian semua penyebab, penyakit jantung, kanker, penyakit Alzheimer dan banyak lagi.
Generasi Ketiga: Perkirakan kesenjangan usia dan seberapa cepat atau perlahan seseorang menua dalam hal tingkat. Sedangkan jam generasi pertama lebih merupakan odometer, melacak seberapa jauh Anda telah melangkah, jam generasi ketiga ini lebih seperti speedometer, memberi tahu Anda seberapa cepat Anda akan pergi ke tempat Anda pergi. Contohnya termasuk DunedInpace dan Dunedinpacni.
Generasi Keempat: Menganalisis situs metilasi spesifik yang diyakini menyebabkan Beberapa gangguan fisiologis yang kami sebut penuaan. Mereka menggabungkan teknik analisis epigenetik yang disebut pengacakan Mendelian, yang mencoba untuk menghilangkan sebab dan akibat dan menentukan apakah metilasi atau de-metilasi di lokasi tertentu adalah penyebab atau hasil dari kerusakan terkait usia. Analisis ini memungkinkan jam -jam ini untuk bergerak melampaui prediksi dan mulai menentukan akar penyebab penuaan, kata pengembang mereka.
Apa yang diukur jam penuaan lainnya?
Perubahan metilasi DNA dan penanda epigenetik lainnya Ciri khas penuaantetapi ada banyak orang lain. Dengan demikian, jenis jam penuaan lain mengukur biomarker dari ciri khas tersebut.
Jam proteomik, misalnya, mencari pola dalam profil protein individu, biasanya berdasarkan sampel darah. Karena protein terlibat dalam hampir semua proses penyakit dan Protein adalah target hampir setiap farmasi yang adapara peneliti berpikir jam proteomik dapat memusatkan perhatian pada pendorong penuaan yang sebenarnya, berpotensi mengungkap target baru untuk intervensi.
Jam metabolomik mengukur dan membuat prediksi berdasarkan profil metabolit Anda, yang merupakan produk sampingan metabolisme, proses tubuh mengubah nutrisi menjadi energi. Teknik pengumpulan untuk data metabolomik tidak mahal dan tersedia secara luas, membuat jam ini berguna untuk studi populasi skala besar.
Jam lain didasarkan pada transkriptomik, artinya mereka melihat pola aktivasi gen berdasarkan sirkulasi RNA di dalam tubuh. Sebagai mahasiswa pascasarjana di Universitas Stanford, Sun ikut menulis studi 2024 di jurnal Nature About A Algorithm menemukan pola transkriptomik yang terkait dengan usia dalam sel otak.
Sementara itu, jam dunedinpacni didasarkan pada data struktur otak yang dikumpulkan dari MRI. Beberapa jam spesifik organ, beberapa sel khusus, dan beberapa menggabungkan jam lain untuk membuat jam penuaan “multiomik”.
Untuk apa jam penuaan digunakan?
Agar jam penuaan bermanfaat, “mereka harus menjadi prognostik – mampu memberi tahu masa depan – dan mereka perlu menanggapi intervensi,” kata Dr. dan Hendersonseorang dokter perawatan primer di Rumah Sakit Brigham and Women dan seorang instruktur kedokteran di Harvard University Medical School. Dengan kata lain, jam perlu secara akurat memprediksi risiko penyakit pasien dan bergeser sebagai respons terhadap seseorang yang menerima pengobatan yang efektif; Jika perawatannya berhasil, “usia” seseorang harus turun.
Untuk saat ini, Sun berpikir aplikasi jam penuaan yang paling berguna tetap ada di lab. Dia mengatakan bahwa alat -alat ini dapat membantu menentukan apakah pengobatan benar -benar mempengaruhi proses penuaan. Alih -alih mengikuti subjek penelitian selama bertahun -tahun untuk melihat bagaimana pengobatan mempengaruhi hasil kesehatan mereka, para ilmuwan dapat membuat prediksi yang dapat diandalkan berdasarkan sampel yang diambil sebelum dan segera setelah perawatan.
Baik Henderson maupun Sun tidak mengira jam penuaan modern siap untuk penggunaan klinis. Masih terlalu banyak kebisingan dalam data, terlalu banyak potensi untuk menarik kesimpulan yang salah tentang apa yang mendorong penuaan dan apa yang hanya terkait dengannya, Henderson mengatakan kepada Live Science. Jika jam penuaan digunakan untuk membantu dokter menentukan kursus perawatan apa yang dibutuhkan pasien, positif palsu dapat menyebabkan intervensi medis yang tidak perlu.
Sun mengatakan kepada Live Science bahwa dia percaya jam masa depan yang diadaptasi untuk pasien akan memiliki kesamaan dengan jam kausal generasi keempat yang sudah ada.
“Ini tidak hanya biomarker untuk bagaimana seluruh tubuh Anda atau bahkan sistem individu menua,” katanya, “tetapi banyak biomarker untuk fungsi yang berbeda dalam suatu organ.”
Artikel ini hanya untuk tujuan informasi dan tidak dimaksudkan untuk menawarkan nasihat medis.
