Исследователи идентифицировали клеточно-специфические белки в глазной жидкости и использовали искусственный интеллект, чтобы определить, какие белки ускоряют старение при определенных заболеваниях. Понимание клеточного происхождения этих белков, вызывающих заболевания, может привести к более точному лечению и более информативным клиническим испытаниям.
Анализ клеток является важной частью понимания механизмов заболевания. Однако в нерегенеративных органах, таких как глаз, отбор образцов тканей нецелесообразен из-за возможного повреждения. Поэтому исследователям придется проявить творческий подход.
Исследователи Стэнфордского медицинского университета именно это и сделали, разработав метод исследования клеточно-специфичных белков, обнаруженных в водянистой влаге, питательной жидкости внутри передней части глаза, и используя искусственный интеллект. определить «возраст глаз» человека и влияние на него болезней.
Исследователи собрали водянистую влагу у 46 здоровых пациентов, чтобы определить, какие белки содержатся в жидкости. Используя разработанную ими технику под названием TEMPO (отслеживание экспрессии нескольких источников белка), они проследили белки до типа клеток, в которых находится РНК, создающая этот белок.
«Первым шагом в разработке любого вида успешной терапии является понимание молекул», — сказал Винит Махаджан, автор исследования. «На молекулярном уровне у пациентов наблюдаются разные проявления даже при одном и том же заболевании. Благодаря молекулярному отпечатку пальца, который мы разработали, мы можем выбирать лекарства, которые подойдут каждому пациенту».
Исследователи обнаружили в жидкости 5953 белка и передали эту информацию алгоритму искусственного интеллекта, чтобы посмотреть, сможет ли подмножество белков предсказать возраст пациента; они определили 26 человек, которые могли бы сделать это, если бы их использовали в группе. Водянистую влагу также собирали у людей с тремя типами глазных заболеваний: диабетической ретинопатией, вызывающей утечку кровеносных сосудов в глазу, что приводит к потере зрения; пигментный ретинит, вызывающий разрушение светочувствительных клеток в задней части глаза; и увеит, воспаление внутри глаза.
Сравнивая больную глазную жидкость со здоровой жидкостью, исследователи обнаружили, что белки в больных глазах указывают на более высокий клеточный возраст. У пациентов с диабетической ретинопатией на ранней стадии клетки были на 12 лет старше, а у пациентов с поздней стадией — на 31 год старше. У пациентов с пигментным ретинитом и увеитом клетки были старше на 29 лет.
«Это одна из лучших когда-либо установленных связей, которая позволяет предположить, что болезнь вызывает ускоренное старение», — сказал Махаджан.
Модель искусственного интеллекта также обнаружила, что клетки, ответственные за индикацию увеличения возраста глаз, различаются в зависимости от изученных заболеваний. На поздней стадии диабетической ретинопатии это были сосудистые клетки, клетки сетчатки при пигментном ретините и иммунные клетки при увеите.
Исследователи обнаружили, что некоторые из этих пораженных заболеванием клеток обычно не подвергаются лечению, что позволяет предположить необходимость переоценки существующих методов лечения. Важно отметить, что исследователи обнаружили, что некоторые клетки демонстрируют ускоренное старение еще до появления симптомов, а это означает, что лечение можно начать раньше, чтобы избежать непоправимого ущерба. По мнению исследователей, воздействие как на стареющие, так и на болезненные клетки может сделать лечение более эффективным, поскольку они действуют раздельно, но одновременно, вызывая повреждение глаз.
Они добавляют, что их результаты могут стать основой для будущих клинических испытаний, поскольку те, кто их проводит, будут иметь более детальный взгляд на клеточные процессы, вызывающие заболевания.
«Как будто мы держим эти живые клетки в руках и рассматриваем их с помощью увеличительного стекла», — сказал Махаджан. «Мы связываемся с нашими пациентами и узнаем их ближе на молекулярном уровне, что позволит проводить более точные медицинские и более информативные клинические исследования».
Исследователи планируют применить метод TEMPO и часы старения к другим органные жидкости, такие как живая желчь и суставная жидкость.
Результат исследования был опубликован в журнале Cell.
