Как да определим биологичната възраст и устойчивостта на стрес, използвайки анализ на потта

Хронологичната възраст не казва много за действителното състояние на тялото: двама души на една и съща възраст могат да се различават коренно по отношение на издръжливост, рискове и реакция на лечение. Екип от ETH Zürich, Empa, Caltech и Университетската болница в Базел стартира проекта AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT): учените искат да се научат как точно и лесно да оценяват биологичната възраст и „устойчивостта“ (устойчивост на стрес и напрежение) въз основа на молекули в потта, които непрекъснато се събират от носими сензори. Идеята е сложните лабораторни панели да се превърнат в удобен „часовник за възрастта“ върху кожата, за да се персонализират медицинските решения и да се намалят страничните ефекти от лечението. Проектът се финансира от Швейцарската национална научна фондация (SNSF).

Предистория на изследването

Календарната (хронологична) възраст е лош предсказващ показател за действителното състояние на организма - издръжливост, уязвимост към болести и поносимост към лечение. Ето защо биологичните възрастови „часовници“ се развиват бързо през последните години. Но много от тях разчитат на скъпи лабораторни панели (кръв, „омика“), дават резултати епизодично и не винаги имат доказана клинична добавена стойност. На този фон проектът AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, University Hospital Basel) предлага различен начин: да се търсят нови биомаркери в потта и да се отчитат непрекъснато с носими сензори, за да се оцени не само „възрастта“, но и устойчивостта - устойчивост на стрес и скоростта на възстановяване. Този подход с „часовник“ е замислен като инструмент за персонализиране на терапията: да се избере интензивността на интервенциите спрямо действителното физическо състояние на пациента и по този начин да се намалят страничните ефекти. Проектът се финансира от Швейцарската национална научна фондация (SNSF).

Защо да се поти? То предоставя удобен поглед към физиологията: електролити, метаболити, маркери за стрес и възпаление, които могат да бъдат измерени без игли и в реално време. Платформите за кожен интерфейс напреднаха драстично през последните години, с гъвкави електрохимични пластири, микрофлуидни колектори и многочасови сензори, способни да проследяват динамиката на аналита, не само статични стойности. Това е важно за устойчивостта: не се прогнозират толкова абсолютните концентрации, колкото профилът на реакцията към топлина/натоварване и формата на „кривата на възстановяване“ във връзка със сърдечната честота, дишането и основната температура.

В AGE RESIST тази идея се прилага на практика: екипът разработва преносим сензор за пот, тества прототипи в климатична камера и комбинира молекулярни сигнали с физиология (сърдечна честота, дихателна честота, основна температура и др.), за да обучи модел „възраст + устойчивост“. Проектът се ръководи от Ное Бразие (ETH Zürich); от страна на Empa, Саймън Анахайм отговаря за отдела по сензорика. Очакваният резултат е удобна „възрастова скала“ за клиниката, която помага за планиране на лечението и рехабилитацията въз основа на физиологичната възраст, а не на паспортната възраст.

Контекстът е по-широк от един проект: класическите „часовници“ – епигенетични, транскриптомни, протеомни – се развиват бързо, но през 2024-2025 г. активно се обсъждат техните ограничения и „прекалибриране“ (зависимост от състава на кръвните клетки, преконфигуриране на модели за различни популации, преносимост до клиниката). Идеята за „часовници“ с пот/носими сензори, предложена за първи път систематично в академичния дневен ред през 2023 г., просто запълва празнината между лабораторните биомаркери и ежедневното наблюдение: тя се стреми да улови динамичната страна на стареенето – способността на системата да реагира на предизвикателство и да се възстанови.

Как ще работи

Изследователите разработват преносим сензор за пот, който едновременно отчита нови молекулярни биомаркери и ги комбинира с физиологични параметри (сърдечна честота, дихателна честота, основна температура и др.). Според Саймън Анахайм от лабораторията за биомиметични мембрани и текстил (Empa), прецизността на кожните сензори позволява непрекъснати и надеждни данни за състоянието на тялото. Екипът тества прототипи в климатична камера, където могат да се дозират топлина и натоварване. Въз основа на тези потоци от данни ще бъде обучен „часовников“ алгоритъм, който свързва способността за справяне с натоварването и възстановяване с биологичната възраст и устойчивостта.

Кой стои зад проекта и какво ще промени той?

Инициатор е д-р Ное Бразие (ETH Zürich, Институт по транслационна медицина); проектът включва клинични, сензорни и материални специалисти от болниците в ETH, Empa, Caltech и Базел. Ако „часовникът“ демонстрира възпроизводимост и прогностична стойност, той може да се използва за избор на интензивността на терапията и рехабилитацията въз основа на „физиологичната“ възраст, а не на паспорт - от онкология и кардиология до ортопедия и гериатрия. В идеалния случай това намалява „прекомерното лечение“, страничните ефекти и пропуснатите шансове за навременни интервенции.

Набиране на доброволци: Какво ще преживеят участниците

В момента е в ход набиране на участници за пилотно проучване. Търсят се мъже и жени, желаещи да извършат ~1 час упражнения, на възраст между 44-54 или 60-70 години, с ИТМ < 30 и владеещи свободно немски или английски език. Участието ще струва: оценка на физическата подготовка (спироергометрия), оценка на биологичната възраст, резултати от кръвни изследвания и компенсация от 200 швейцарски франка (включително пътни разходи). Мястото на проучването е Емпа, Санкт Гален. Процедурата включва три посещения (общо ~6 часа): скрининг; основно посещение с колоездачни упражнения при леко загряване и паузи (измерва се потта, докато параметрите се записват с неинвазивни сензори); последно кратко посещение за проверка на отстраняването на сензорната капсула за наблюдение на температурата на "ядрото". Данните са поверителни; не се обещава медицинска полза на участниците.

Защо се поти?

Потта е „прозорец“ към метаболизма: тя съдържа електролити, метаболити, маркери за възпаление и стрес, които могат да се измерват непрекъснато и без игли. За разлика от епизодичните кръвни тестове, потта от носими сензори предоставя динамика - как тялото реагира на стимул (топлина, натоварване) и колко бързо се възстановява. За „следене на възрастта“ е важно не само „колко“ молекули наведнъж, но и профилът на реакция: амплитудата, скоростта и формата на кривата на възстановяване. Във връзка със сърдечната честота, дишането и основната температура, това се превръща в дигитален „портрет“ на устойчивостта - ключът към персонализираното лечение.

Какво точно се измерва и как се интерпретира?

В пилотния проект екипът сравнява:

• Молекули в потта: нов набор от кандидат-биомаркери за биологична възраст и реакция на стрес.
• Физиология: Сърдечна честота, дишане, вътрешна температура (чрез погълната сензорна капсула), кожни параметри.
• Издръжливост и „термоустойчивост“: термично контролирано циклиране и възстановяване.
  Данните след това се обединяват в модел за устойчивост на стареене, който е валидиран в различни възрастови групи и повторения. Целта е инструмент с клинична добавена стойност, който е лесен за използване и разбираем за клиницистите.

Къде това може да ви бъде от полза утре

• Планиране на интервенцията. Оценка на „физиологичната“ възраст и резерв преди операция или интензивно лечение, за да се дозира по-точно рискът.
• Рехабилитация и спортна медицина. Следете устойчивостта във времето, коригирайте натоварванията във времето и следете претоварването.
• Гериатрия и хронични заболявания: Идентифицирайте „пропуски“ в устойчивостта много преди клиничните събития и персонализирайте лечението.

Накратко - основното

• AGE RESIST търси биомаркери за биологична възраст и устойчивост в потта и обучава носими сензори да ги „четат“ непрекъснато.
• Проектът се ръководи от ETH Zürich, Empa, Caltech и клиниките в Базел и се финансира от SNSF. Целта е възрастово-специфичен „часовник“ за персонализирана медицина.
• В пилотния проект - 3 посещения, циклично натоварване при мека топлина, сензорна капсула за измерване на основната температура, компенсация 200 CHF.

Източник: Страницата на Empa за проекта AGE RESIST.