Proteinele din sânge ar putea indica celulele îmbătrânite care cresc riscul de boli
Un studiu extins de proteomică plasmatică arată că modelele de îmbătrânire în tipuri specifice de celule pot ajuta la identificarea celor mai vulnerabili la boli și a celor mai rezistenți.
O cercetare recentă publicată în revista Nature Medicine sugerează că estimarea semnăturilor de îmbătrânire specifice tipurilor de celule din proteinele plasmatice obținute din sânge ar putea ajuta la prezicerea riscului de boli.
Analizând peste 7.000 de proteine plasmatice în rândul a peste 60.000 de persoane, cercetătorii au descoperit că semnăturile de îmbătrânire accelerate în anumite tipuri de celule erau asociate cu un risc mai mare de boli. De exemplu, îmbătrânirea extremă a astrocytelor a crescut riscul de apariție a bolii Alzheimer (AD) în rândul persoanelor cu genotipul APOE4. În schimb, celulele nervoase și celulele imune tinere păreau să aibă un efect protector, îmbunătățind rezultatele de supraviețuire.
Această cercetare sugerează că profilarea proteinelor ar putea ajuta, în viitor, la stratificarea riscurilor și la explorarea unor abordări mai personalizate pentru prevenire și tratament.
Pe măsură ce oamenii îmbătrânesc, celulele corpului suferă diverse modificări care pot altera structura și funcția. Aceste schimbări ar putea predispune indivizii la boli cronice. Astfel, cercetătorii dezvoltă strategii care ar putea permite identificarea timpurie a persoanelor aflate în risc.
Dacă riscurile sunt detectate devreme, pacienții ar putea beneficia de tratamente la timp, înainte ca boala să avanseze în stadii severe. Aceste abordări proactive ar putea îmbunătăți prognosticurile bolilor și, în cele din urmă, bunăstarea generală.
Prin explorarea mecanismelor biologice care determină îmbătrânirea, cercetătorii ar putea identifica ținte moleculare pentru intervenții care ar putea reduce riscul bolilor legate de vârstă. Ceasurile epigenetice și transcriptomice la nivel celular pot măsura îmbătrânirea celulară prin analiza activității genelor și a modificărilor acizilor nucleici, dar adesea necesită biopsii de țesut, probe de laborator sau experimente pe animale.
În cadrul acestui studiu, cercetătorii au investigat dacă analiza proteinelor plasmatice ar putea fi utilizată pentru a estima populațiile de celule îmbătrânite legate de boli. Astfel, au analizat peste 7.000 de proteine în probe de plasmă ale 60.542 de indivizi folosind modele de învățare automată. Au corelat tipurile de celule cu proteinele plasmatice corespunzătoare folosind Human Protein Atlas. Această analiză a ajutat cercetătorii să estimeze vârsta biologică a peste 40 de tipuri de celule din sistemele nervos, imunitar, endocrin și musculoscheletal. De asemenea, au estimat riscurile de mortalitate pe o perioadă de 15 ani de urmărire.
Pentru a confirma fiabilitatea descoperirilor, cercetătorii au utilizat ceasuri de îmbătrânire derivate din două platforme separate de profilare a proteinelor plasmatice. Platforma SomaScan a măsurat 7.289 de proteine, în timp ce Olink a evaluat 2.923 de markeri proteici. Ulterior, au evaluat aceste modele în trei coorte mari de populație: Global Neurodegeneration Proteomics Consortium (GNPC, 14.281 participanți), 1946 National Survey of Health and Development (NSHD, 1.803 participanți) și United Kingdom Biobank (UKB, 44.458 participanți).
Cercetătorii au folosit datele de la Knight Alzheimer’s Disease Research Center și UKB pentru a antrena modelele pentru analizele SomaScan și Olink, respectiv. După evaluarea calității, au fost reținute 43 de modele de tipuri de celule pentru SomaScan și 48 de modele pentru Olink pentru analiza ulterioară. De asemenea, au dezvoltat un scor de risc de îmbătrânire celulară (PARS) pentru a clasifica riscurile de mortalitate pe baza îmbătrânirii celulare determinate folosind aceste seturi de date și platforme proteomice.
Au calculat „gaps de vârstă” pentru tipurile individuale de celule, pe baza diferenței dintre vârsta biologică prezisă specifică celulei și vârsta biologică estimată de model pentru un individ mediu de aceeași vârstă cronologică. Apoi, au evaluat dacă aceste gaps de vârstă corelau cu starea bolii. De asemenea, au comparat vârsta biologică specifică tipului de celulă cu scorurile Clinical Dementia Rating (CDR) și Preclinical Alzheimer Cognitive Composite (PACC) pentru a identifica tipurile de celule cu cele mai puternice relații cu severitatea demenței și declinul cognitiv.
Cercetătorii au constatat că semnăturile de îmbătrânire specifice tipurilor de celule erau asociate cu riscuri de boală incidente. De asemenea, îmbătrânirea celulară a prezis riscurile de mortalitate pe parcursul perioadei de urmărire de 15 ani. Comparativ cu purtătorii apolipoproteinelor E3 (APOE3), persoanele cu genotipul APOE4 au prezentat astrocyte mai în vârstă și macrofage mai tinere. Prezența astrocytelor extrem de îmbătrânite a triplat riscul de AD incident în rândul participanților cu două alele APOE4. În schimb, populațiile de astrocyte tinere au redus riscul de boală.
Boli precum AD au fost asociate cu îmbătrânirea accelerată în mai multe tipuri de celule din organism, inclusiv celule cerebrale implicate în izolația și susținerea nervilor, celule ale mucoasei intestinale și celule pancreatice implicate în metabolism și producția de insulină. Îmbătrânirea accelerată a celulelor precursoare oligodendrocitelor și neuronilor inhibitori a arătat cele mai puternice asocieri cu scorurile CDR. Echipa a observat asocieri similare utilizând nivelurile de pTau-217 din sânge și scorurile PACC, în special pentru celulele precursoare oligodendrocitelor.
De asemenea, cercetătorii au observat constatări similare legate de sistemele musculoscheletale și respiratorii. Persoanele cu miocte scheletice îmbătrânite aveau de 12,7 ori mai multe șanse de a dezvolta scleroză laterală amiotrofică (ALS) decât cele cu miocte scheletice tinere. În rândul fumătorilor actuali, îmbătrânirea extremă a celulelor alveolare de tip 2 și a liniei epiteliale respiratorii a crescut riscul de cancer pulmonar cu 58% comparativ cu fumatul actual singur.
Îmbătrânirea celulară a afectat, de asemenea, rezultatele de supraviețuire, cu celule imune și nervoase tinere asociate cu o supraviețuire mai bună. Persoanele cu îmbătrire celulară normală aveau o rată de supraviețuire de aproximativ 90% pe o perioadă de 15 ani. Cei cu mai mult de 20 de tipuri de celule extrem de îmbătrânite aveau rate de supraviețuire mult mai scăzute, aproximativ 34%.
Cu toate acestea, autorii au menționat că rezultatele necesită validare în populații mai largi, deoarece modelele s-au bazat pe anotările de tipuri de celule din Human Protein Atlas, iar proteinele plasmat
