Moderní omické technologie dnes umožňují generování obrovského množství dat z biologických vzorků za nízké náklady. Všechny fáze a vlivy na genovou expresi v buňkách lze detailně zkoumat, rozčleněné podle typu tkáně a buněk, nebo dokonce na úrovni jednotlivých buněk. To samé platí pro molekuly, které cirkulují mimo buňky. Stárnutí způsobuje změny jak v buňkách, tak v cirkulujících molekulách, z nichž některé jsou individuální, zatímco jiné jsou společné pro většinu lidí. Díky těmto společným znakům lze z rozsáhlých biologických datových sad vyhledávat tzv. „podpisy“ stárnutí, a využití strojového učení dnes umožňuje tyto podpisy efektivně zpracovat stejně snadno jako samotná data.
V novém článku dostupném ve formátu open access vědci referují o vývoji „podpisů“ stárnutí na základě molekul senescenčního sekretorického fenotypu (SASP), které jsou sekretovány stárnoucími monocyty. Monocyty jsou buňky vrozené imunity přítomné ve slezině a také cirkulují v krvi před přechodem do tkání, kde se mění na makrofágy. Vědci nejprve analyzovali SASP monocytů v laboratorních podmínkách, aby identifikovali molekuly, které mohou být v krvi ukazatelem stáří, a následně nalezli „podpisy“ SASP, které korelují s úmrtností ve velkých epidemiologických souborech dat. Předpokládá se, že se tento typ rozčlenění dat stane v budoucnu stále podrobnějším, protože vědci nadále zkoumají, co všechno lze využít při tvorbě biomarkerů stárnutí.
V posledních letech se senescence imunitních buněk, včetně monocytů, ukázala jako jeden z hlavních faktorů podporujících vznik patologií spojených se stárnutím. Senescence těchto buněk narůstá s věkem a přispívá k fenoménu zvanému „inflammaging“ – tedy chronickému zánětu, který nevyplývá z infekce – a k vyšší náchylnosti ke vzniku infekčních nemocí. Dále je prokázáno, že vyšší úroveň senescence v imunitním systému urychluje systémové stárnutí a šíří senescentní znaky i do orgánů, jako jsou játra, ledviny a plíce. Nové důkazy potvrzují, že senescentní monocyty se hromadí v lidském těle přirozeně. Tyto cirkulující imunitní buňky tvoří až 10 % všech bílých krvinek a rozpoznávají patogeny prostřednictvím receptorů TLR (Toll-like receptorů), čímž regulují zánětlivé reakce. U starších lidí se stárnoucím monocytům přisuzuje vznik prozánětlivého fenotypu, který může být ukazatelem celkového zdravotního stavu a biomarkerem stárnutí.
Rozsáhlé proteomické studie v posledních letech kvantitativně mapovaly proteiny spojené se senescencí, které cirkulují v krvi a prokázaly jejich vztah k různým výsledkům souvisejícím se stárnutím, včetně úmrtnosti, multimorbidity, svalové síly a pohyblivosti. Tyto studie se opíraly o různé lidské výzkumné kohorty, jako je InCHIANTI, BLSA (Baltimorská longitudinální studie stárnutí), GESTALT nebo LIFE. Avšak dosud nebyly tyto monocyty jako zdroj biomarkerů stárnutí plně prozkoumány a jejich klinické využití zůstává nevyjasněné.
V rámci posledního výzkumu byly identifikovány biomarkery senescence, které jsou spojeny s různými klinickými charakteristikami, což má pomoci při budoucím neinvazivním hodnocení úrovně senescence u jednotlivců a efektivity nových terapeutik proti stárnutí. Pomocí nového nanopartikulárního proteomického postupu vědci analyzovali SASP proteiny v plazmě z BLSA (Baltimorské longitudinální studie stárnutí) u 1060 jedinců. Modely strojového učení pak na základě SASP proteinů dokázaly předvídat různé stáří podmíněné fenotypy u testované skupiny, například složení tělesného tuku, hladiny krevních lipidů, zánětlivé markery a pohyblivost. Navíc byly tyto SASP-predikce validovány na nezávislé kohortě InCHIANTI a prokázaly klinickou relevanci oběhového SASP. Výsledky zdůrazňují význam SASP jako možného biomarkeru senescence, který by mohl sloužit v budoucích klinických studiích a přinést nové poznatky o stárnutí.