Як визначити біологічний вік та стійкість до стресу за допомогою аналізу поту

Хронологічний вік мало що говорить про фактичний стан організму: дві людини одного віку можуть радикально відрізнятися за витривалістю, ризиками та реакцією на лікування. Команда вчених з ETH Zürich, Empa, Caltech та Університетської лікарні Базеля запускає проєкт AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT): вчені хочуть навчитися точно та легко оцінювати біологічний вік та «стійкість» (стійкість до стресу та напруження) на основі молекул поту, які безперервно збираються за допомогою носимих датчиків. Ідея полягає в тому, щоб перетворити складні лабораторні панелі на зручний «віковий годинник» на шкірі для персоналізації медичних рішень та зменшення побічних ефектів лікування. Проєкт фінансується Швейцарським національним науковим фондом (SNSF).

Передумови дослідження

Календарний (хронологічний) вік є поганим предиктором фактичного стану організму – витривалості, вразливості до хвороб та переносимості лікування. Саме тому біологічні вікові «годинники» стрімко розвиваються в останні роки. Але багато з них спираються на дорогі лабораторні панелі (кров, «оміки»), дають результати епізодично та не завжди мають доведену клінічну додаткову цінність. На цьому тлі проект AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, Університетська лікарня Базеля) пропонує інший шлях: шукати нові біомаркери в поті та безперервно зчитувати їх за допомогою носимих датчиків для оцінки не лише «віку», але й стійкості – стійкості до стресу та швидкості відновлення. Цей підхід «годинника» задуманий як інструмент для персоналізації терапії: підбирати інтенсивність втручань відповідно до фактичного фізичного стану пацієнта та тим самим зменшувати побічні ефекти. Проект фінансується Швейцарським національним науковим фондом (SNSF).

Чому піт? Це зручний погляд на фізіологію: електроліти, метаболіти, маркери стресу та запалення, які можна вимірювати без голок та в режимі реального часу. Платформи зі шкірним інтерфейсом значно просунулися за останні роки, з'явившись у вигляді гнучких електрохімічних пластирів, мікрофлюїдних колекторів та багатогодинних датчиків, здатних відстежувати динаміку аналіту, а не лише статичні значення. Це важливо для стійкості: прогнозуються не стільки абсолютні концентрації, скільки профіль реакції на тепло/навантаження та форма «кривої відновлення» у поєднанні з частотою серцевих скорочень, диханням та температурою тіла.

У AGE RESIST ця ідея втілюється на практиці: команда розробляє портативний датчик поту, тестує прототипи в кліматичній камері та поєднує молекулярні сигнали з фізіологією (частота серцевих скорочень, частота дихання, температура тіла тощо) для навчання моделі віку та стійкості. Проект очолює Ное Бразьє (ETH Zürich); з боку Empa Саймон Аннахайм відповідає за відділ сенсорики. Очікуваним результатом є зручна «вікова шкала» для клініки, яка допоможе планувати лікування та реабілітацію на основі фізіологічного віку, а не паспортного.

Контекст ширший за один проект: класичні «годинники» – епігенетичні, транскриптомні, протеомні – стрімко розвиваються, але у 2024-2025 роках активно обговорюються їхні обмеження та «перекалібрування» (залежність від складу клітин крові, переналаштування моделей для різних популяцій, портативність до клініки). Ідея потоподібних/носимих «годинників», вперше систематично запропонована в академічному порядку денному ще у 2023 році, лише закриває розрив між лабораторними біомаркерами та повсякденним моніторингом: вона прагне зафіксувати динамічну сторону старіння – здатність системи реагувати на виклик та відновлюватися.

Як це працюватиме

Дослідники розробляють портативний датчик поту, який одночасно зчитує нові молекулярні біомаркери та поєднує їх із фізіологічними параметрами (частота серцевих скорочень, частота дихання, температура тіла тощо). За словами Саймона Аннахайма з лабораторії біоміметичних мембран та текстилю (Empa), точність датчиків шкіри дозволяє отримувати безперервні та надійні дані про стан організму. Команда тестує прототипи в кліматичній камері, де можна дозувати тепло та навантаження. На основі цих потоків даних буде навчено «годинниковий» алгоритм, який пов’язує здатність справлятися з навантаженням та відновлюватися з біологічним віком та стійкістю.

Хто стоїть за проєктом і що він змінить?

Ініціатором є доктор Ное Бразьє (ETH Zürich, Інститут трансляційної медицини); у проєкті беруть участь клінічні, сенсорні та матеріалознавчі фахівці з ETH, Empa, Caltech та лікарень Базеля. Якщо «годинник» продемонструє відтворюваність та прогностичну цінність, його можна буде використовувати для вибору інтенсивності терапії та реабілітації на основі «фізіологічного» віку, а не паспорта – від онкології та кардіології до ортопедії та геріатрії. В ідеалі це зменшує «надмірне лікування», побічні ефекти та втрачені можливості своєчасного втручання.

Набір волонтерів: що отримають учасники

Наразі триває набір учасників для пілотного дослідження. Шукаються чоловіки та жінки, які бажають виконати ~1 годину фізичних вправ, віком 44-54 або 60-70 років, з ІМТ < 30 та вільним володінням німецькою або англійською мовами. Вартість участі: оцінка фізичної підготовки (спіроергометрія), оцінка біологічного віку, результати аналізів крові та компенсація у розмірі 200 швейцарських франків (включаючи транспортні витрати). Місце проведення дослідження – Емпа, Санкт-Галлен. Процедура включає три візити (загалом ~6 годин): скринінг; основний візит з велопрогулянками при легкому нагріванні та паузах (вимірюється піт, а параметри записуються за допомогою неінвазивних датчиків); заключний короткий візит для перевірки видалення капсули датчика для контролю температури «ядра». Дані є конфіденційними; учасникам не обіцяється жодної медичної допомоги.

Чому пітніти?

Піт – це «вікно» в метаболізм: він містить електроліти, метаболіти, маркери запалення та стресу, які можна вимірювати безперервно та без голок. На відміну від епізодичних аналізів крові, піт від носимих датчиків забезпечує динаміку – як організм реагує на подразник (тепло, навантаження) та як швидко він відновлюється. Для «спостереження за віком» важливо не лише «скільки» молекул одночасно, але й профіль реакції: амплітуда, швидкість та форма кривої відновлення. У поєднанні з частотою серцевих скорочень, диханням та температурою тіла це перетворюється на цифровий «портрет» стійкості – ключ до персоналізованого лікування.

Що саме вимірюється і як це інтерпретується?

У пілотному проекті команда порівнює:

• Молекули в поті: новий набір кандидатних біомаркерів біологічного віку та реакції на стрес.
• Фізіологія: частота серцевих скорочень, дихання, температура тіла (через проковтнуту сенсорну капсулу), параметри шкіри.
• Витривалість та «термостійкість»: циклічність та відновлення з контрольованою температурою.
  Потім дані об'єднуються в модель стійкості до старіння, яка перевіряється для різних вікових груп та повторень. Метою є інструмент з клінічною доданою цінністю, простий у використанні та зрозумілий для клініцистів.

Де це може стати в нагоді завтра

• Планування втручання. Оцінка «фізіологічного» віку та резерву перед операцією або інтенсивною терапією для точнішого дозування ризику.
• Реабілітація та спортивна медицина. Контроль стійкості з часом, своєчасне коригування навантажень та контроль перевантаження.
• Геріатрія та хронічні захворювання: Виявлення «прогалин» у стійкості задовго до клінічних подій та персоналізація лікування.

Коротко – головне

• AGE RESIST шукає біомаркери біологічного віку та стійкості в поті та навчає носимі датчики безперервно їх «зчитувати».
• Проєкт очолюють ETH Zürich, Empa, Caltech та клініки Базеля, а фінансується SNSF. Метою є створення віково-специфічного «годинника» для персоналізованої медицини.
• У пілотному дослідженні – 3 візити, циклічне навантаження при м’якому нагріванні, сенсорна капсула для вимірювання температури тіла, компенсація 200 швейцарських франків.

Джерело: Сторінка Empa про проект AGE RESIST.