Исследователи пришли к выводу, что микробиом - это удивительно точные биологические часы, способные предсказать возраст большинства людей с точностью в несколько лет, - пишет sciencemag.org.
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».
[Фото: sciencemag.org]
