Bagaimana untuk menentukan umur biologi dan rintangan tekanan menggunakan analisis peluh

Umur kronologi mengatakan sedikit tentang keadaan sebenar badan: dua orang pada umur yang sama boleh berbeza secara radikal dari segi ketahanan, risiko dan tindak balas terhadap rawatan. Pasukan ETH Zürich, Empa, Caltech dan Hospital Universiti Basel sedang melancarkan projek AGE RESIST (Jam AGE untuk RESILIence dalam SweaT): saintis ingin belajar cara menilai umur biologi dan "daya tahan" (tahanan terhadap tekanan dan ketegangan) secara tepat dan mudah berdasarkan molekul dalam peluh yang terus dikumpulkan oleh penderia boleh pakai. Ideanya adalah untuk menukar panel makmal yang kompleks menjadi "jam umur" yang mudah pada kulit untuk memperibadikan keputusan perubatan dan mengurangkan kesan sampingan rawatan. Projek ini dibiayai oleh Yayasan Sains Kebangsaan Switzerland (SNSF).

Latar belakang kajian

Umur kalendar (kronologi) adalah peramal yang lemah tentang keadaan sebenar badan - daya tahan, terdedah kepada penyakit dan toleransi terhadap rawatan. Itulah sebabnya "jam" umur biologi telah berkembang pesat dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Tetapi ramai daripada mereka bergantung pada panel makmal yang mahal (darah, "omics"), memberikan hasil secara episod dan tidak selalu membuktikan nilai tambah klinikal. Dengan latar belakang ini, projek AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, University Hospital Basel) menawarkan cara yang berbeza: untuk mencari biomarker baharu dalam peluh dan membacanya secara berterusan dengan penderia boleh pakai untuk menilai bukan sahaja "umur" tetapi juga daya tahan - ketahanan terhadap tekanan dan kadar pemulihan. Pendekatan "jam" ini difikirkan sebagai alat untuk memperibadikan terapi: untuk memilih intensiti campur tangan untuk keadaan fizikal sebenar pesakit dan dengan itu mengurangkan kesan sampingan. Projek ini dibiayai oleh Yayasan Sains Kebangsaan Switzerland (SNSF).

Kenapa berpeluh? Ia menyediakan tingkap mudah kepada fisiologi: elektrolit, metabolit, tekanan dan penanda keradangan yang boleh diukur tanpa jarum dan dalam masa nyata. Platform antara muka kulit telah maju secara dramatik sejak beberapa tahun kebelakangan ini, dengan tompok elektrokimia yang fleksibel, pengumpul mikrobendalir dan penderia berbilang jam yang mampu menjejaki dinamik analit, bukan hanya nilai statik. Ini penting untuk daya tahan: bukan kepekatan mutlak yang diramalkan, tetapi profil tindak balas kepada haba/beban dan bentuk "lengkung pemulihan" bersama-sama dengan kadar denyutan jantung, pernafasan dan suhu teras.

Pada AGE RESIST, idea ini sedang dipraktikkan: pasukan sedang membangunkan penderia peluh mudah alih, menguji prototaip dalam ruang iklim dan menggabungkan isyarat molekul dengan fisiologi (denyut jantung, kadar pernafasan, suhu teras, dll.) untuk melatih model daya tahan umur. Projek ini diketuai oleh Noé Brasier (ETH Zürich); di pihak Empa, Simon Annaheim bertanggungjawab ke atas jabatan sensorik. Hasil yang dijangkakan ialah "skala umur" yang sesuai untuk klinik, membantu merancang rawatan dan pemulihan berdasarkan umur fisiologi dan bukannya umur pasport.

Konteksnya lebih luas daripada satu projek: "jam" klasik - epigenetik, transkriptomi, proteomik - berkembang pesat, tetapi pada 2024-2025 batasan dan "penentukuran semula" mereka (bergantung pada komposisi sel darah, konfigurasi semula model untuk populasi yang berbeza, mudah alih ke klinik) sedang dibincangkan secara aktif. Idea "jam" peluh/boleh pakai, pertama kali dicadangkan secara sistematik dalam agenda akademik pada tahun 2023, hanya menutup jurang antara biomarker makmal dan pemantauan harian: ia bertujuan untuk menangkap sisi dinamik penuaan - keupayaan sistem untuk bertindak balas terhadap cabaran dan pulih.

Bagaimana ia akan berfungsi

Para penyelidik sedang membangunkan sensor peluh mudah alih yang membaca biomarker molekul baharu secara serentak dan menggabungkannya dengan parameter fisiologi (denyut jantung, kadar pernafasan, suhu teras, dll.). Menurut Simon Annaheim dari makmal Biomimetic Membranes and Textiles (Empa), ketepatan penderia kulit membolehkan data berterusan dan boleh dipercayai tentang keadaan badan. Pasukan sedang menguji prototaip dalam ruang iklim di mana haba dan beban boleh didos. Berdasarkan strim data ini, algoritma "gerak jam" akan dilatih yang menghubungkan keupayaan untuk mengatasi beban dan pulih dengan usia biologi dan daya tahan.

Siapa di sebalik projek itu dan apakah yang akan berubah?

Pemula ialah Dr. Noé Brazier (ETH Zürich, Institut Perubatan Translasi); projek itu melibatkan pakar klinikal, deria dan bahan dari hospital ETH, Empa, Caltech dan Basel. Jika "jam tangan" menunjukkan kebolehulangan dan nilai ramalan, ia boleh digunakan untuk memilih keamatan terapi dan pemulihan berdasarkan umur "fisiologi", bukannya pasport - daripada onkologi dan kardiologi kepada ortopedik dan geriatrik. Sebaik-baiknya, ini mengurangkan "overtreatment", kesan sampingan dan terlepas peluang untuk campur tangan tepat pada masanya.

Merekrut Sukarelawan: Apa yang Peserta Akan Alami

Pengambilan untuk kajian rintis sedang dijalankan. Mereka sedang mencari lelaki dan wanita yang sanggup menyelesaikan ~1 jam senaman, dalam lingkungan umur 44-54 atau 60-70 tahun, dengan BMI <30 dan fasih berbahasa Jerman atau Inggeris. Penyertaan akan dikenakan kos: penilaian kecergasan fizikal (spiroergometri), penilaian umur biologi, keputusan ujian darah dan pampasan sebanyak 200 CHF (termasuk perbelanjaan perjalanan). Tapak kajian ialah Empa, St. Gallen. Prosedur ini termasuk tiga lawatan (~6 jam keseluruhan): pemeriksaan; lawatan utama dengan senaman berbasikal pada pemanasan lembut dan jeda (peluh diambil, manakala parameter direkodkan dengan sensor bukan invasif); lawatan singkat terakhir untuk memeriksa penyingkiran kapsul sensor untuk memantau suhu "teras". Data adalah sulit; tiada faedah perubatan dijanjikan kepada peserta.

Kenapa berpeluh?

Peluh adalah "tingkap" ke dalam metabolisme: ia mengandungi elektrolit, metabolit, keradangan dan penanda tekanan, yang boleh diukur secara berterusan dan tanpa jarum. Tidak seperti ujian darah episodik, peluh daripada penderia boleh pakai memberikan dinamik - cara badan bertindak balas terhadap rangsangan (haba, beban) dan seberapa cepat ia pulih. Untuk "jam tangan umur", bukan sahaja "berapa banyak" molekul pada satu masa yang penting, tetapi juga profil tindak balas: amplitud, kelajuan dan bentuk lengkung pemulihan. Bersempena dengan kadar denyutan jantung, pernafasan dan suhu teras, ini bertukar menjadi "potret" digital daya tahan - kunci kepada rawatan yang diperibadikan.

Apakah sebenarnya yang diukur dan bagaimana ia ditafsirkan?

Dalam juruterbang, pasukan membandingkan:

• Molekul dalam peluh: set baharu calon biomarker umur biologi dan tindak balas tekanan.
• Fisiologi: Kadar jantung, pernafasan, suhu teras (melalui kapsul deria yang ditelan), parameter kulit.
• Ketahanan dan "rintangan haba": berbasikal dan pemulihan yang dikawal secara haba.
  Data kemudiannya dilekatkan bersama ke dalam model rintangan umur yang disahkan merentas kumpulan umur dan berulang. Matlamatnya ialah alat dengan nilai tambah klinikal yang mudah digunakan dan difahami oleh doktor.

Di mana ini boleh berguna esok

• Perancangan intervensi. Menilai umur dan rizab "fisiologi" sebelum pembedahan atau rawatan rapi untuk dos risiko yang lebih tepat.
• Pemulihan dan perubatan sukan. Pantau daya tahan dari semasa ke semasa, laraskan beban dalam masa dan pantau beban berlebihan.
• Geriatrik dan Penyakit Kronik: Kenal pasti 'jurang' dalam daya tahan lama sebelum kejadian klinikal dan memperibadikan rawatan.

Secara ringkas - perkara utama

• AGE RESIST mencari penanda bio umur biologi dan daya tahan dalam peluh dan melatih penderia boleh pakai untuk "membaca"nya secara berterusan.
• Projek ini diketuai oleh ETH Zürich, Empa, Caltech dan Klinik Basel, dan dibiayai oleh SNSF. Matlamatnya ialah "jam" khusus umur untuk perubatan yang diperibadikan.
• Dalam perintis - 3 lawatan, beban berbasikal pada haba lembut, kapsul deria untuk suhu teras, pampasan 200 CHF.

Sumber: Halaman Empa tentang projek AGE RESIST.