斯坦福大學(xué)開發(fā)AI算法，衡量人體各個器官衰老，進而預(yù)測疾病和死亡

社會發(fā)展和科技進步帶來了諸多變革，其中引人矚目的就是人類平均壽命的增長。自1900年以來，人類的平均壽命增加了30年，許多國家的平均壽命已突破80歲。 然而，平均壽命的提高并不意味著身體素質(zhì)的增強。近期，“脆皮大學(xué)生”成為網(wǎng)絡(luò)流行語，特指現(xiàn)在新一代大學(xué)生在極度不規(guī)律的生活作息下，雖然年紀輕輕，但是身體毛病卻極多，甚至脆弱到了一碰就壞的地步。 實際上，我們的身體就像是一輛汽車，雖然可能要十幾年才“報廢”，但隨著車齡的增長，部分零件逐漸開始磨損、老化，雖然每輛車的問題不盡相同，但這些問題都可能導(dǎo)致汽車拋錨，就像人會死于各種各樣的疾病一樣。不同人的器官衰老速度并不相同，當(dāng)一個人的某個器官的生理年齡遠超其他同齡人時，這個人患與該器官相關(guān)疾病和死亡的風(fēng)險就會更高。該研究開發(fā)出一種基于血漿蛋白質(zhì)組的衡量人體器官衰老的人工智能算法——LASSO，可以更好地預(yù)測衰老相關(guān)的疾病和死亡風(fēng)險。這項對逾5000人的調(diào)查分析揭示了其中近20%的人表現(xiàn)出某種器官明顯加速衰老，并增加特定器官的疾病和死亡風(fēng)險。

這一研究結(jié)果有助于對衰老相關(guān)疾病的預(yù)防，例如，大腦和血管的加速老化可能有助于預(yù)測阿爾茨海默病的進展，從而及時提供預(yù)防治療干預(yù)。

衰老是一種自然過程，具體表現(xiàn)為機體功能的漸進式下降，導(dǎo)致與年齡有關(guān)的慢性疾病，如阿爾茲海默癥、糖尿病、心血管疾病和癌癥等疾病的發(fā)病率呈指數(shù)級上升，并導(dǎo)致特定疾病的死亡率上升。 動物研究表明，衰老在個體之間以及個體內(nèi)部的器官之間存在差異。然而，這一發(fā)現(xiàn)在人類中是否同樣適用，以及人體器官隨年齡變化而發(fā)生的分子變化仍未可知。因此，開發(fā)一種測量人體器官老齡化狀態(tài)的方法對于應(yīng)對全球老齡化浪潮至關(guān)重要，并可能改變老年患者護理、預(yù)防藥物和藥物開發(fā)。 在這項新研究中，研究團隊團隊評估了來自特定器官的人類血漿蛋白水平，從而衡量不同的人、不同的器官的衰老差異。他們開發(fā)一個機器學(xué)習(xí)的人工智能算法——LASSO，以此分析了5676名成年人在生命周期中11個主要器官的老化情況，包括心臟、脂肪、肺、免疫系統(tǒng)、腎臟、肝臟、肌肉、胰腺、大腦、血管系統(tǒng)和腸道。

血漿蛋白可以模擬器官老化 研究團隊評估了血液中數(shù)千種蛋白質(zhì)的水平，確定其中近1000種蛋白質(zhì)具體起源于哪一個單一器官，并將這些蛋白質(zhì)的異常水平與相應(yīng)器官的加速衰老、對疾病和死亡的易感性聯(lián)系起來。他們共發(fā)現(xiàn)了近900種這樣的器官特異性蛋白質(zhì)，出于可靠性的考慮，他們選定了其中858種。 對于選定的11個主要器官，研究團隊提出了一個“年齡差距”的概念，即器官的實際年齡與基于該人工智能算法預(yù)測的生物年齡之間的差異。他們發(fā)現(xiàn)，雖然每個人體內(nèi)的不同器官之間都有適度的衰老同步，但這個人的各個器官在衰老過程中基本上是各自獨立的。

器官的生理年齡可以預(yù)測健康和疾病 其中，有18.4%的人至少有一個器官的衰老速度明顯快于平均水平，這些人在未來15年內(nèi)患上特定器官疾病的風(fēng)險更高，其死亡風(fēng)險增加15%-50%！此外，有1.7%的人表現(xiàn)出多器官的加速衰老，他們的死亡率是沒有任何明顯衰老器官的人的6.5倍！ 不僅如此，該研究還表明，大腦和血管的加速衰老指標可以用于預(yù)測阿爾茨海默病的進展，該算法預(yù)測為大腦加速衰老的人在五年內(nèi)出現(xiàn)認知能力下降的可能性是正常人的1.8倍。其預(yù)測準確性可以與磷酸化的tau蛋白（阿爾茨海默病的主要標志物）一樣可靠，后者是當(dāng)前阿爾茨海默癥好的血液診斷標志物。

大腦加速老化導(dǎo)致認知能力下降和阿爾茲海默癥 此外，該算法還可以應(yīng)用于多種慢性疾病的預(yù)測。例如，那些被預(yù)測為心臟加速衰老的人患心力衰竭的風(fēng)險是正常人的2.5倍，極度衰老的腎臟評分與高血壓和糖尿病的高發(fā)病率相關(guān)，極度衰老的心臟評分與心房顫動和心臟病發(fā)作之間也有很強的關(guān)聯(lián)性。 Tony Wyss-Coray教授表示，在大多數(shù)情況下，實際生年齡并不與生理年齡保持一致。通過這個新方法，我們可以估計一個看起來健康的人的器官的實際生理年齡，發(fā)現(xiàn)那些正在加速衰老的器官，以此預(yù)測這個人患上該器官相關(guān)疾病的風(fēng)險，從而在生病之前就對他進行預(yù)防治療干預(yù)。

器官的加速衰老用于預(yù)測疾病和死亡風(fēng)險 簡而言之，根據(jù)這項研究，在50歲以上的、表面看起來健康的成年人中，大約五分之一的人至少有一個器官相比于同齡人更快老化。這項發(fā)表在 Nature 的研究開發(fā)的人工智能算法可以提前告訴我們，體內(nèi)的哪些器官正在加速衰老，從而在臨床癥狀出現(xiàn)之前指導(dǎo)治療干預(yù)。這些器官特異性蛋白質(zhì)也將為新型藥物的研發(fā)開辟新的道路 。 據(jù)悉，研究團隊已經(jīng)創(chuàng)立了一家名為Teal Omics的生物技術(shù)公司，探索這項研究的商業(yè)轉(zhuǎn)化。該公司旨在開發(fā)平臺技術(shù)以加深我們對衰老的理解。公司的使命是通過開發(fā)新方法來測量、監(jiān)測和治療年齡相關(guān)疾病，重塑醫(yī)療保健。 通過對衰老的全新理解，借助先進的蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)和人工智能，加速新型生物標志物和治療方法的開發(fā)，以實現(xiàn)對年齡相關(guān)疾病的預(yù)防和治療。