Kako določiti biološko starost in odpornost na stres z analizo znoja

Kronološka starost ne pove veliko o dejanskem stanju telesa: dve osebi iste starosti se lahko bistveno razlikujeta glede vzdržljivosti, tveganj in odziva na zdravljenje. Ekipa ETH Zürich, Empa, Caltech in Univerzitetne bolnišnice v Baslu začenja projekt AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT): znanstveniki se želijo naučiti, kako natančno in enostavno oceniti biološko starost in »odpornost« (odpornost na stres in obremenitev) na podlagi molekul v znoju, ki jih neprekinjeno zbirajo nosljivi senzorji. Ideja je, da bi kompleksne laboratorijske plošče spremenili v priročno »starostno uro« na koži, da bi personalizirali medicinske odločitve in zmanjšali stranske učinke zdravljenja. Projekt financira Švicarska nacionalna znanstvena fundacija (SNSF).

Ozadje študije

Koledarska (kronološka) starost je slab napovedovalec dejanskega stanja telesa – vzdržljivosti, ranljivosti za bolezni in prenašanja zdravljenja. Zato se v zadnjih letih hitro razvijajo biološke starostne »ure«. Toda mnoge od njih se zanašajo na drage laboratorijske panele (kri, »omika«), dajejo rezultate epizodično in nimajo vedno dokazane klinične dodane vrednosti. Glede na to projekt AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, Univerzitetna bolnišnica Basel) ponuja drugačen način: iskanje novih biomarkerjev v znoju in njihovo neprekinjeno odčitavanje z nosljivimi senzorji za oceno ne le »starosti«, temveč tudi odpornost – odpornost na stres in stopnjo okrevanja. Ta »urni« pristop je zasnovan kot orodje za personalizacijo terapije: za izbiro intenzivnosti posegov glede na dejansko fizično stanje pacienta in s tem zmanjšanje stranskih učinkov. Projekt financira Švicarska nacionalna znanstvena fundacija (SNSF).

Zakaj se potiti? Ponuja priročen vpogled v fiziologijo: elektrolite, metabolite, označevalce stresa in vnetja, ki jih je mogoče meriti brez igel in v realnem času. Platforme za stik s kožo so se v zadnjih letih dramatično razvile, s fleksibilnimi elektrokemičnimi obliži, mikrofluidnimi zbiralniki in večurnimi senzorji, ki lahko sledijo dinamiki analita, ne le statičnim vrednostim. To je pomembno za odpornost: ne napovedujejo se toliko absolutne koncentracije, temveč profil odziva na toploto/obremenitev in oblika "krivulje okrevanja" v povezavi s srčnim utripom, dihanjem in temperaturo jedra.

V AGE RESIST-u to idejo uresničujejo v praksi: ekipa razvija prenosni senzor znoja, testira prototipe v klimatski komori in združuje molekularne signale s fiziologijo (srčni utrip, frekvenca dihanja, telesna temperatura itd.) za učenje modela starosti in odpornosti. Projekt vodi Noé Brasier (ETH Zürich); na strani Empa je Simon Annaheim odgovoren za oddelek za senzoriko. Pričakovani rezultat je priročna »starostna lestvica« za kliniko, ki bo pomagala pri načrtovanju zdravljenja in rehabilitacije na podlagi fiziološke starosti in ne starosti potnega lista.

Kontekst je širši od enega samega projekta: klasične »ure« – epigenetske, transkriptomske, proteomske – se hitro razvijajo, vendar se v letih 2024–2025 aktivno razpravlja o njihovih omejitvah in »ponovni kalibraciji« (odvisnost od sestave krvnih celic, rekonfiguracija modelov za različne populacije, prenosljivost v kliniko). Ideja o znojnih/nosljivih »urah«, ki je bila prvič sistematično predlagana v akademski agendi leta 2023, le zapolnjuje vrzel med laboratorijskimi biomarkerji in vsakodnevnim spremljanjem: poskuša zajeti dinamično plat staranja – sposobnost sistema, da se odzove na izziv in si opomore.

Kako bo delovalo

Raziskovalci razvijajo prenosni senzor znoja, ki hkrati bere nove molekularne biomarkerje in jih združuje s fiziološkimi parametri (srčni utrip, frekvenca dihanja, telesna temperatura itd.). Po besedah Simona Annaheima iz laboratorija za biomimetične membrane in tekstil (Empa) natančnost kožnih senzorjev omogoča neprekinjene in zanesljive podatke o stanju telesa. Ekipa testira prototipe v klimatski komori, kjer je mogoče dozirati toploto in obremenitev. Na podlagi teh podatkovnih tokov bo usposobljen "urni" algoritem, ki povezuje sposobnost obvladovanja obremenitve in okrevanja z biološko starostjo in odpornostjo.

Kdo stoji za projektom in kaj bo spremenil?

Pobudnik je dr. Noé Brazier (ETH Zürich, Inštitut za translacijsko medicino); v projektu sodelujejo klinični, senzorični in materialni specialisti iz bolnišnic ETH, Empa, Caltech in Basel. Če »ura« pokaže ponovljivost in napovedno vrednost, jo je mogoče uporabiti za izbiro intenzivnosti terapije in rehabilitacije na podlagi »fiziološke« starosti in ne na podlagi potnega lista – od onkologije in kardiologije do ortopedije in geriatrije. V idealnem primeru to zmanjša »prekomerno zdravljenje«, stranske učinke in zamujene možnosti za pravočasne intervencije.

Iskanje prostovoljcev: Kaj bodo udeleženci doživeli

Trenutno poteka zaposlovanje za pilotno študijo. Iščejo moške in ženske, ki so pripravljeni opraviti ~1 uro vadbe, v starostnem razponu od 44 do 54 let ali 60 do 70 let, z indeksom telesne mase < 30 in tekočim znanjem nemščine ali angleščine. Stroški udeležbe bodo: ocena telesne pripravljenosti (spiroergometrija), ocena biološke starosti, rezultati krvnih preiskav in nadomestilo v višini 200 CHF (vključno s potnimi stroški). Kraj študije je Empa, St. Gallen. Postopek vključuje tri obiske (skupaj ~6 ur): presejalni pregled; glavni obisk s kolesarsko vadbo pri nežnem ogrevanju in premorih (merjenje znoja, medtem ko se parametri beležijo z neinvazivnimi senzorji); zadnji kratek obisk za preverjanje odstranitve senzorske kapsule za spremljanje temperature "jedra". Podatki so zaupni; udeležencem ni obljubljena nobena zdravstvena korist.

Zakaj se potiti?

Znoj je »okno« v metabolizem: vsebuje elektrolite, metabolite, označevalce vnetij in stresa, ki jih je mogoče meriti neprekinjeno in brez igel. Za razliko od epizodnih krvnih preiskav znoj iz nosljivih senzorjev zagotavlja dinamiko – kako se telo odziva na dražljaj (vročino, obremenitev) in kako hitro si opomore. Za »starostno uro« ni pomembno le »koliko« molekul hkrati, temveč tudi profil odziva: amplituda, hitrost in oblika krivulje okrevanja. V povezavi s srčnim utripom, dihanjem in telesno temperaturo se to spremeni v digitalni »portret« odpornosti – ključ do personaliziranega zdravljenja.

Kaj točno se meri in kako se to interpretira?

V pilotnem projektu ekipa primerja:

• Molekule v znoju: nov niz kandidatnih biomarkerjev biološke starosti in odziva na stres.
• Fiziologija: srčni utrip, dihanje, telesna temperatura (preko pogoltnjene senzorične kapsule), kožni parametri.
• Vzdržljivost in »toplotna odpornost«: toplotno nadzorovano cikliranje in okrevanje.
  Podatki se nato združijo v model odpornosti proti staranju, ki je validiran v vseh starostnih skupinah in ponovitvah. Cilj je orodje s klinično dodano vrednostjo, ki je enostavno za uporabo in razumljivo za zdravnike.

Kje bi to lahko prišlo prav jutri

• Načrtovanje intervencije. Ocena »fiziološke« starosti in rezerve pred operacijo ali intenzivno nego za natančnejše odmerjanje tveganja.
• Rehabilitacija in športna medicina. Spremljajte odpornost skozi čas, pravočasno prilagajajte obremenitve in spremljajte preobremenitev.
• Geriatrija in kronične bolezni: Prepoznavanje »vrzeli« v odpornosti že dolgo pred kliničnimi dogodki in personalizacija zdravljenja.

Na kratko - glavna stvar

• AGE RESIST išče biomarkerje biološke starosti in odpornosti v znoju ter usposablja nosljive senzorje, da jih neprekinjeno "berejo".
• Projekt vodijo ETH Zürich, Empa, Caltech in klinike Basel, financira pa ga SNSF. Cilj je starostno specifična "ura" za personalizirano medicino.
• V pilotnem projektu - 3 obiski, ciklična obremenitev pri blagi toploti, senzorična kapsula za merjenje temperature jedra, kompenzacija 200 CHF.

Vir: Empina stran o projektu AGE RESIST.