Paano matukoy ang biological age at stress resistance gamit ang sweat analysis

Ang kronolohikong edad ay kakaunti ang sinasabi tungkol sa aktwal na estado ng katawan: dalawang tao sa parehong edad ay maaaring magkaiba nang malaki sa mga tuntunin ng pagtitiis, mga panganib, at pagtugon sa paggamot. Isang team ng ETH Zürich, Empa, Caltech, at ng University Hospital of Basel ang naglulunsad ng AGE RESIST (AGE clock for RESilience in SweaT) na proyekto: gustong matutunan ng mga scientist kung paano tumpak at madaling masuri ang biological age at "resilience" (resistance to stress and strain) batay sa mga molecule sa pawis na patuloy na kinokolekta ng mga naisusuot na sensor. Ang ideya ay gawing isang maginhawang "age clock" ang mga kumplikadong panel ng laboratoryo sa balat upang i-personalize ang mga medikal na desisyon at bawasan ang mga side effect ng paggamot. Ang proyekto ay pinondohan ng Swiss National Science Foundation (SNSF).

Background ng pag-aaral

Ang edad ng kalendaryo (kronolohiko) ay isang mahinang tagahula ng aktwal na estado ng katawan - pagtitiis, kahinaan sa sakit at pagpapaubaya sa paggamot. Iyon ang dahilan kung bakit ang "mga orasan" ng biyolohikal na edad ay mabilis na umuunlad sa mga nakaraang taon. Ngunit marami sa kanila ang umaasa sa mga mamahaling panel ng laboratoryo (dugo, "omics"), nagbibigay ng mga resulta sa episodically at hindi palaging napatunayang klinikal na idinagdag na halaga. Laban sa background na ito, ang proyekto ng AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, University Hospital Basel) ay nag-aalok ng ibang paraan: upang maghanap ng mga bagong biomarker sa pawis at patuloy na basahin ang mga ito gamit ang mga naisusuot na sensor upang masuri hindi lamang ang "edad" kundi pati na rin ang katatagan - paglaban sa stress at rate ng pagbawi. Ang "orasan" na diskarte na ito ay ipinaglihi bilang isang tool para sa pag-personalize ng therapy: upang piliin ang intensity ng mga interbensyon para sa aktwal na pisikal na kondisyon ng pasyente at sa gayon ay mabawasan ang mga side effect. Ang proyekto ay pinondohan ng Swiss National Science Foundation (SNSF).

Bakit pawis? Nagbibigay ito ng maginhawang window sa physiology: electrolytes, metabolites, stress at pamamaga marker na maaaring masukat nang walang karayom at sa totoong oras. Ang mga platform ng skin-interface ay kapansin-pansing umunlad sa mga nakalipas na taon, na may mga flexible electrochemical patch, microfluidic collector, at multi-hour sensor na may kakayahang subaybayan ang analyte dynamics, hindi lamang ang mga static na halaga. Ito ay mahalaga para sa katatagan: hindi gaanong ganap na mga konsentrasyon ang hinulaang, ngunit ang profile ng tugon sa init/load at ang hugis ng "curve ng pagbawi" kasabay ng tibok ng puso, paghinga, at temperatura ng core.

Sa AGE RESIST, isinasabuhay ang ideyang ito: ang team ay gumagawa ng portable sweat sensor, sinusuri ang mga prototype sa isang climate chamber, at pinagsasama ang mga molecular signal sa physiology (heart rate, respiratory rate, core temperature, atbp.) para sanayin ang isang age+resilience model. Ang proyekto ay pinangunahan ni Noé Brasier (ETH Zürich); sa panig ng Empa, si Simon Annaheim ang namamahala sa departamento ng pandama. Ang inaasahang resulta ay isang maginhawang "skala ng edad" para sa klinika, na tumutulong sa pagpaplano ng paggamot at rehabilitasyon batay sa pisyolohikal na edad kaysa sa edad ng pasaporte.

Ang konteksto ay mas malawak kaysa sa isang proyekto: ang mga klasikong "orasan" - epigenetic, transcriptomic, proteomic - ay mabilis na umuunlad, ngunit sa 2024-2025 ang kanilang mga limitasyon at "recalibration" (pagdepende sa komposisyon ng mga selula ng dugo, muling pagsasaayos ng mga modelo para sa iba't ibang populasyon, maaaring dalhin sa klinika) ay aktibong tinatalakay. Ang ideya ng pawis/naisusuot na "mga orasan", na unang sistematikong iminungkahi sa akademikong agenda noong 2023, ay nagsasara lamang ng agwat sa pagitan ng mga biomarker ng laboratoryo at araw-araw na pagsubaybay: hinahangad nitong makuha ang dinamikong bahagi ng pagtanda - ang kakayahan ng system na tumugon sa isang hamon at makabawi.

Paano ito gagana

Ang mga mananaliksik ay bumubuo ng isang portable sweat sensor na sabay-sabay na nagbabasa ng mga bagong molecular biomarker at pinagsasama ang mga ito sa mga physiological parameter (rate ng puso, rate ng paghinga, temperatura ng core, atbp.). Ayon kay Simon Annaheim mula sa Biomimetic Membranes and Textiles (Empa) laboratoryo, ang katumpakan ng mga sensor ng balat ay nagbibigay-daan para sa tuluy-tuloy, maaasahang data sa estado ng katawan. Sinusubukan ng koponan ang mga prototype sa isang silid ng klima kung saan maaaring ma-dose ang init at load. Batay sa mga stream ng data na ito, sasanayin ang isang "clockwork" na algorithm na nag-uugnay sa kakayahang makayanan ang pagkarga at makabawi sa biyolohikal na edad at katatagan.

Sino ang nasa likod ng proyekto at ano ang mababago nito?

Ang nagpasimula ay si Dr. Noé Brazier (ETH Zürich, Institute of Translational Medicine); ang proyekto ay nagsasangkot ng mga espesyalista sa klinikal, pandama at materyal mula sa mga ospital ng ETH, Empa, Caltech at Basel. Kung ang "relo" ay nagpapakita ng reproducibility at predictive na halaga, maaari itong gamitin upang piliin ang intensity ng therapy at rehabilitasyon batay sa "pisyolohikal" na edad, sa halip na isang pasaporte - mula sa oncology at cardiology hanggang sa orthopedics at geriatrics. Sa isip, binabawasan nito ang "overtreatment", mga side effect at hindi nakuhang pagkakataon para sa mga napapanahong interbensyon.

Pag-recruit ng mga Volunteer: Ano ang Mararanasan ng mga Kalahok

Kasalukuyang isinasagawa ang recruitment para sa isang pilot study. Naghahanap sila ng mga lalaki at babae na handang kumpletuhin ang ~1 oras ng ehersisyo, sa hanay ng edad na 44-54 o 60-70 taon, na may BMI <30 at katatasan sa Aleman o Ingles. Ang paglahok ay nagkakahalaga ng: physical fitness assessment (spiroergometry), biological age assessment, mga resulta ng pagsusuri sa dugo at kabayaran na 200 CHF (kabilang ang mga gastos sa paglalakbay). Ang lugar ng pag-aaral ay Empa, St. Gallen. Kasama sa pamamaraan ang tatlong pagbisita (~6 na oras sa kabuuan): screening; ang pangunahing pagbisita na may ehersisyo sa pagbibisikleta sa banayad na pag-init at pag-pause (kinukuha ang pawis, habang ang mga parameter ay naitala gamit ang mga di-nagsasalakay na sensor); isang huling maikling pagbisita upang suriin ang pag-alis ng kapsula ng sensor para sa pagsubaybay sa temperatura ng "core". Ang data ay kumpidensyal; walang medikal na benepisyo ang ipinangako sa mga kalahok.

Bakit pawis?

Ang pawis ay isang "window" sa metabolismo: naglalaman ito ng mga electrolyte, metabolites, pamamaga at mga marker ng stress, na maaaring masusukat nang tuluy-tuloy at walang mga karayom. Hindi tulad ng mga episodic na pagsusuri sa dugo, ang pawis mula sa mga naisusuot na sensor ay nagbibigay ng dynamics - kung paano tumutugon ang katawan sa isang stimulus (init, load) at kung gaano ito kabilis gumaling. Para sa isang "age watch", hindi lang "ilang" molecule sa isang pagkakataon ang mahalaga, kundi pati na rin ang response profile: ang amplitude, bilis at hugis ng recovery curve. Kasabay ng tibok ng puso, paghinga at temperatura ng core, ito ay nagiging isang digital na "portrait" ng katatagan - ang susi sa personalized na paggamot.

Ano nga ba ang sinusukat at paano ito binibigyang kahulugan?

Sa piloto, inihahambing ng koponan ang:

• Molecules sa pawis: isang bagong hanay ng mga kandidatong biomarker ng biological na edad at tugon sa stress.
• Physiology: Tibok ng puso, paghinga, temperatura ng core (sa pamamagitan ng nalunok na sensory capsule), mga parameter ng balat.
• Endurance at "heat resistance": thermally controlled cycling at recovery.
  Ang data ay pagkatapos ay pinagsama-sama sa isang modelo ng paglaban sa edad na napapatunayan sa mga pangkat ng edad at umuulit. Ang layunin ay isang tool na may clinical added value na madaling gamitin at maunawaan para sa mga clinician.

Kung saan ito ay maaaring magamit bukas

• Pagpaplano ng interbensyon. Pagtatasa ng "pisyolohikal" na edad at reserba bago ang operasyon o masinsinang pangangalaga upang mas tumpak na dosis ang panganib.
• Rehabilitasyon at sports medicine. Subaybayan ang katatagan sa paglipas ng panahon, ayusin ang pag-load sa oras at subaybayan ang labis na karga.
• Geriatrics at Panmatagalang Sakit: Kilalanin ang 'mga puwang' sa katatagan bago pa man ang mga klinikal na kaganapan at i-personalize ang paggamot.

Sa madaling sabi - ang pangunahing bagay

• Ang AGE RESIST ay naghahanap ng mga biomarker ng biological age at resilience sa pawis at sinasanay ang mga naisusuot na sensor upang "basahin" ang mga ito nang tuluy-tuloy.
• Ang proyekto ay pinamumunuan ng ETH Zürich, Empa, Caltech at ng Basel Clinics, at pinondohan ng SNSF. Ang layunin ay isang "orasan" na partikular sa edad para sa personalized na gamot.
• Sa piloto - 3 pagbisita, pag-load ng pagbibisikleta sa malambot na init, pandama na kapsula para sa temperatura ng core, kompensasyon 200 CHF.

Source: page ni Empa tungkol sa proyektong AGE RESIST.