Vědci využili strojové učení k propojení metabolitů s potenciálem prodloužení života, čímž obchází limity modelových zvířat
V novém průlomu v oblasti výzkumu dlouhověkosti vědci z Buck Institute for Research on Aging použili strojové učení a systémovou biologii, aby propojili data o metabolitech u octomilek a lidí. Výsledkem je identifikace klíčových metabolitů, které ovlivňují délku života u obou druhů. Studie, publikovaná v odborném časopise Nature Communications, naznačuje, že metabolit threonin – spojovaný s odolností vůči cukrovce a dalšími důležitými funkcemi – by mohl být dále zkoumán jako možný cíl v intervencích proti stárnutí.
Integrace metabolických dat mezi druhy má velký potenciál výrazně zdokonalit modely ve studiích dlouhověkosti, což by mohlo významně snížit závislost na pokusech s modelovými zvířaty, jako jsou myši nebo octomilky. Pokud by se potvrdilo, že výsledky lze replikovat přímo prostřednictvím korelace dat, náklady i čas potřebný pro testování na různých druzích by se podstatně zkrátily a přispěly by k lepšímu pochopení procesů stárnutí.
Vedení této inovativní studie se ujal profesor Pankaj Kapahi, PhD, který považuje přístup za převratný. „Máme obrovské množství dat, která zatím nebyla propojena mezi jednotlivými druhy,“ vysvětluje Kapahi. „Tento přístup by mohl zásadně změnit způsob, jakým identifikujeme potenciální zásahy pro zlepšení lidského zdraví.“
V rámci výzkumu byl analyzován rozsáhlý soubor dat z oblasti metabolomiky, genomiky a fenotypových studií, které se zabývaly reakcemi na dietní omezení a zkoumaly, jak různé genetické profily ovlivňují jak délku života, tak i zdraví. Zvláštní pozornost byla věnována threoninu, který se v předchozích výzkumech ukázal jako přínosný v souvislosti s cukrovkou, tvorbou kolagenu a elastinu, srážlivostí krve, metabolismem tuků a imunitní reakcí. Tým analyzoval celkem 120 metabolitů u 160 druhů octomilek, které byly vystaveny standardní a kaloricky omezené dietě, a poté je porovnal s lidskými daty z databáze UK Biobank.
Pomocí lidských dat se vědcům podařilo zaměřit na zajímavé metabolity, které jsou přítomné u obou druhů. Poté, co tyto metabolity identifikovali, jejich účinky ověřili v modelech octomilek. Výzkum odhalil, že threonin prodlužuje život u octomilek, a to specificky v závislosti na genetickém typu a pohlaví, což by mohlo znamenat možnosti pro personalizované aplikace i u lidí. „Není to tak, že by threonin fungoval za všech podmínek,“ upozorňuje Kapahi. „Naše studie ukazuje, že má vliv u určitých skupin octomilek a lidí. Už jsme se vzdali očekávání, že nalezneme ‚zázračný lék‘ na stárnutí. Tento přístup ale poskytuje nový nástroj pro rozvoj precizní medicíny v geroscientifické oblasti.“
Další zajímavý objev představuje orotát – méně zkoumaný metabolit spojený s metabolismem tuků – který vykazoval negativní korelaci s délkou života. U octomilek orotát rušil efekt prodloužení života dosažený kalorickým omezením u všech testovaných druhů a podobně byl spojen s kratší délkou života i u lidí. Tyto nálezy zdůrazňují složitost metabolických drah a poukazují na to, že při zásazích zaměřených na stárnutí je třeba zohlednit individuální rozdíly.
Kapahi a jeho tým doufají, že tato metodologie najde širší uplatnění ve výzkumu stárnutí, což by mohlo snížit potřebu vícestupňového testování na různých modelech zvířat. „Často se setkáváme s objevy, které fungují na červech a octomilkách, ale nemáme prostředky na posun základního výzkumu dále,“ říká Kapahi. „Tento přístup nám umožňuje mnohem jistěji tvrdit, že objevy budou relevantní i u lidí,“ dodává, přičemž věří, že by tento přístup mohl snížit potřebu studií na myších, což by přivítali mnozí vědci.
Zdroj: Nature Communications