ИИ научили точно определять биологический возраст по анализу крови

Хронологический возраст не всегда отражает, в каком состоянии находится организм. Кто-то в 60 бодр и активен, а кто-то уже в 40 ощущает упадок сил. Ученые из Института исследований белка Университета Осаки предложили новый способ точнее оценивать биологический возраст — по гормональному профилю. Они разработали ИИ-модель, которая учитывает уровень гормонов, связанных со стрессом, обменом веществ и работой половой системы.

Как проводилось исследование

Исследователи собрали образцы крови у 150 здоровых людей в возрасте от 20 до 73 лет. Затем они измерили концентрации 30 стероидных гормонов — это вещества, вырабатываемые надпочечниками и половыми железами.

К ним относятся, например: 

• кортизол — главный гормон стресса, помогает организму справляться с нагрузкой, но при хроническом стрессе его избыток может вредить; 
• кортизон — родственный гормон, «пассивная» форма кортизола;
• тестостерон — мужской половой гормон, влияет на мышечную массу, энергию и половую функцию; 
• прегненолон (P5) — предшественник всех других стероидных гормонов, участвует в синтезе как половых, так и стрессовых гормонов;
• 17α-гидроксипрогестерон — промежуточный гормон в цепочке синтеза кортизола и андрогенов, важен для нормальной работы надпочечников; 
• эстрон (E1) — один из основных женских половых гормонов, особенно у женщин после менопаузы.

Чтобы получить точные данные, ученые использовали метод масс-спектрометрии — он позволяет одновременно измерить множество веществ в крови даже в малых количествах.

После этого они построили модель на основе нейросети — алгоритма, который имитирует работу мозга и хорошо справляется с поиском скрытых закономерностей в сложных данных. Модель анализировала не только абсолютные уровни гормонов, но и их соотношения, чтобы лучше учитывать индивидуальные особенности. Важная особенность: модель учитывала пол участников, поскольку гормональный фон у мужчин и женщин сильно различается.

Что показали результаты

Модель помогла по-новому взглянуть на процессы старения.

• Она точно предсказывала биологический возраст: у женщин точность была особенно высокой — модель объясняла 92% различий, у мужчин — 56%.
• Самый сильный вклад в возраст вносил кортизол. Когда его уровень в модели увеличивали вдвое, биологический возраст вырастал в среднем в 1.5 раза.
• У женщин также влияли кортизон, 17α-гидроксипрогестерон и 11-дезоксикортизол — все они связаны с работой надпочечников и стрессовой реакцией.
• У мужчин важными оказались тестостерон и прегненолон — они регулируют половую функцию, выработку других гормонов и общее самочувствие.
• У курящих мужчин биологический возраст был статистически выше, чем у некурящих. У женщин такой зависимости не выявили.
• Модель также подтвердила, что с годами разброс биологического возраста между людьми увеличивается.

Что дальше

Авторы считают, что такая модель может стать основой для персонализированной профилактики. В отличие от обычного анализа крови, она дает представление о том, как именно стареет организм — и что влияет на этот процесс. В будущем ее можно будет использовать для раннего выявления возрастных рисков, составления индивидуальных планов по замедлению старения или подбора терапии. Пока для работы модели требуется анализ 22 гормонов, но ученые надеются упростить этот подход, чтобы сделать его доступным для массового применения.