ساعة بيولوجية للشيخوخة تعتمد على تحليل البول

طوَّرت شركة يابانية ساعة بيولوجية للشيخوخة تعتمد على تحليل البول، وفي إطار التحقق من صحة هذه الطريقة، كانت الأعمار المتوقعة قريبة من العمر الزمني بفارق لا يتجاوز 4.4 سنوات في المتوسط.

يُعدّ التقدّم في السن، كما نفهمه عادةً من خلال التأريخ الزمني، المحرك الرئيسي وراء العديد من الأمراض المزمنة، إلا أن العمر الزمني يختلف عن العمر البيولوجي، إذ يشيخ بعض الأشخاص بوتيرة أسرع أو أبطأ من غيرهم.

يمكن لأدوات المؤشرات الحيوية التي تُقدّر العمر البيولوجي للمريض بدقة أن تدعم استراتيجيات الصحة الوقائية.

تقدير العمر البيولوجي

تُقدّر الساعات البيولوجية العمر البيولوجي من خلال خصائص تستجيب للعمر، ويمكن أن تعكس الاختلافات عن العمر الزمني وتيرة الشيخوخة.

وقد ساهمت نماذج مثيلة الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) في تطوير الساعات البيولوجية للشيخوخة، ووجدت ارتباطات بينها وبين معدلات الإصابة بالأمراض وخطر الوفاة لأي سبب، في حين يمكن أن تضيف جزيئات الحمض النووي الريبوزي الميكروي (microRNAs) من الدم والبلازما والجلد طبقة من التنظيم ما بعد النسخ المرتبط بالاضطرابات المرتبطة بالعمر.

ساعات الشيخوخة القائمة على البول

في الدراسة التي تحمل عنوان "ساعة شيخوخة الحمض النووي الريبي الميكروي البولي تتنبأ بدقة بالعمر البيولوجي"، والتي نُشرت في مجلة npj Aging، استخدم الباحثون التعلم الآلي لتطوير والتحقق من صحة ساعة شيخوخة الحمض النووي الريبي الميكروي في الحويصلات خارج الخلوية البولية.

تم جمع عينات البول من 6331 شخصًا خضعوا لاختبار فحص سرطان الثدي باستخدام جهاز miSignal Scan، وشملت بيانات الاستبيان العمر، والجنس، ووزن الجسم، وطول الجسم، وحالة التدخين، وتكرار ممارسة الرياضة، والأمراض المصاحبة المبلغ عنها ذاتيًا، كما ظهر إجراء الانسحاب على موقع المنظمة الإلكتروني.

تضمنت مجموعة تدريب التعلم الآلي 2400 مشارك.

أما مجموعة الاختبار الأولى، فتضمنت 2840 مشاركًا تم اختيارهم من نفس دفعة العينة الأصلية مع تمثيل متوازن للعمر والجنس.

بينما تضمنت مجموعة الاختبار الثانية 1091 مشاركًا من مجموعة عينة مختلفة دون مراعاة التوازن في العمر أو الجنس.

المؤشرات الحيوية والعمر والدقة

تم تسلسل كل عينة بول إلى ما يقارب 4 ملايين قراءة خام. احتفظ تطوير النموذج بـ 407 سمة من سمات miRNA الموجودة في الحويصلات خارج الخلوية البولية بعد ترشيح miRNAs النادرة أو التي يتم التعبير عنها بشكل متقطع.

أظهر التحقق المتقاطع الخماسي في مجموعة التدريب أعمارًا متوقعة ضمن نطاق 5.1 ± 0.29 سنة من العمر الزمني في المتوسط.

وأظهر التقييم الخارجي في مجموعة اختبار متوازنة من حيث الجنس والعمر (المجموعة 1) أعمارًا متوقعة ضمن نطاق 4.5 سنة من العمر الزمني في المتوسط.

أما مجموعة الاختبار المستقلة (المجموعة 2) فقد أظهرت أعمارًا متوقعة ضمن نطاق 4.4 سنة من العمر الزمني في المتوسط.

أظهر التحليل ارتباطها بعمليات الشيخوخة والشيخوخة الخلوية، بما في ذلك تنظيم نمو الخلايا الآكلة للعظم، وإعادة تشكيل العظام، وتمايز خلايا المنطقة الهامشية من النوع ب.

كما ظهرت إشارات موت الخلايا المبرمج الداخلية واختلال وظائف الميتوكوندريا.

كانت الدقة أقل قليلاً من دقة ساعات مثيلة الحمض النووي، بينما تفوق الأداء على ساعات الحمض النووي الريبوزي الميكروي والحمض النووي الريبوزي الرسول المعتمدة على الدم.

وانخفض الأداء في الفئات العمرية المتطرفة، ووُصفت التقديرات للأفراد الذين تقل أعمارهم عن 25 عامًا أو تزيد عن 80 عامًا بأنها تتطلب الحذر وربما تكون غير مناسبة للاستخدام العملي.

يُؤسس هذا العمل أول ساعة شيخوخة تعتمد على الحمض النووي الريبي الميكروي البولي بدقة وعملية لتقدير العمر وتقييم تسارع الشيخوخة المرتبط بالأمراض.