Kako odrediti biološku dob i otpornost na stres analizom znoja

Kronološka dob malo govori o stvarnom stanju tijela: dvije osobe iste dobi mogu se radikalno razlikovati u smislu izdržljivosti, rizika i odgovora na liječenje. Tim ETH Zürich, Empa, Caltech i Sveučilišne bolnice u Baselu pokreće projekt AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT): znanstvenici žele naučiti kako točno i jednostavno procijeniti biološku dob i „otpornost“ (otpornost na stres i naprezanje) na temelju molekula u znoju koje kontinuirano prikupljaju nosivi senzori. Ideja je pretvoriti složene laboratorijske ploče u praktičan „sat za starenje“ na koži kako bi se personalizirale medicinske odluke i smanjile nuspojave liječenja. Projekt financira Švicarska nacionalna znanstvena zaklada (SNSF).

Pozadina studije

Kalendarska (kronološka) dob loš je prediktor stvarnog stanja tijela - izdržljivosti, ranjivosti na bolesti i tolerancije liječenja. Zato se posljednjih godina brzo razvijaju biološki "satovi" za određivanje dobi. No, mnogi od njih oslanjaju se na skupe laboratorijske panele (krv, "omika"), daju rezultate epizodično i nemaju uvijek dokazanu kliničku dodanu vrijednost. U tom kontekstu, projekt AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, Sveučilišna bolnica Basel) nudi drugačiji način: tražiti nove biomarkere u znoju i kontinuirano ih očitavati pomoću nosivih senzora kako bi se procijenila ne samo "dob" već i otpornost - otpornost na stres i brzina oporavka. Ovaj pristup "sata" zamišljen je kao alat za personalizaciju terapije: za odabir intenziteta intervencija za stvarno fizičko stanje pacijenta i time smanjenje nuspojava. Projekt financira Švicarska nacionalna zaklada za znanost (SNSF).

Zašto se znojiti? Pruža praktičan uvid u fiziologiju: elektrolite, metabolite, stres i upalne markere koji se mogu mjeriti bez igala i u stvarnom vremenu. Platforme za kontakt s kožom dramatično su napredovale posljednjih godina, s fleksibilnim elektrokemijskim flasterima, mikrofluidnim kolektorima i višesatnim senzorima sposobnim pratiti dinamiku analita, ne samo statičke vrijednosti. To je važno za otpornost: ne predviđaju se toliko apsolutne koncentracije, već profil odgovora na toplinu/opterećenje i oblik „krivulje oporavka“ u kombinaciji s otkucajima srca, disanjem i temperaturom jezgre.

U AGE RESIST-u se ova ideja primjenjuje u praksi: tim razvija prijenosni senzor znoja, testira prototipove u klimatskoj komori i kombinira molekularne signale s fiziologijom (otkucaji srca, brzina disanja, temperatura jezgre itd.) kako bi obučio model dob+otpornost. Projekt vodi Noé Brasier (ETH Zürich); na strani Empa-e, Simon Annaheim je zadužen za odjel senzorike. Očekivani ishod je prikladna „ljestvica dobi“ za kliniku, koja pomaže u planiranju liječenja i rehabilitacije na temelju fiziološke dobi, a ne dobi propisane za putovnicu.

Kontekst je širi od jednog projekta: klasični „satovi“ - epigenetički, transkriptomski, proteomski - brzo se razvijaju, ali u 2024.-2025. aktivno se raspravlja o njihovim ograničenjima i „rekalibraciji“ (ovisnost o sastavu krvnih stanica, rekonfiguracija modela za različite populacije, prenosivost u kliniku). Ideja znojnih/nosivih „satova“, prvi put sustavno predložena u akademskoj agendi još 2023. godine, samo zatvara jaz između laboratorijskih biomarkera i svakodnevnog praćenja: nastoji uhvatiti dinamičku stranu starenja - sposobnost sustava da odgovori na izazov i oporavi se.

Kako će to funkcionirati

Istraživači razvijaju prijenosni senzor znoja koji istovremeno očitava nove molekularne biomarkere i kombinira ih s fiziološkim parametrima (otkucaji srca, brzina disanja, temperatura jezgre itd.). Prema Simonu Annaheimu iz laboratorija Biomimetic Membranes and Textiles (Empa), preciznost senzora kože omogućuje kontinuirane i pouzdane podatke o stanju tijela. Tim testira prototipove u klimatskoj komori gdje se mogu dozirati toplina i opterećenje. Na temelju tih tokova podataka, trenirat će se "satni" algoritam koji povezuje sposobnost suočavanja s opterećenjem i oporavka s biološkom dobi i otpornošću.

Tko stoji iza projekta i što će se njime promijeniti?

Inicijator je dr. Noé Brazier (ETH Zürich, Institut za translacijsku medicinu); projekt uključuje kliničke, senzorne i materijalne stručnjake iz bolnica ETH, Empa, Caltech i Basel. Ako „sat“ pokaže ponovljivost i prediktivnu vrijednost, može se koristiti za odabir intenziteta terapije i rehabilitacije na temelju „fiziološke“ dobi, a ne putovnice - od onkologije i kardiologije do ortopedije i gerijatrije. Idealno bi bilo da se time smanji „prekomjerno liječenje“, nuspojave i propuštene prilike za pravovremene intervencije.

Regrutiranje volontera: Što će sudionici iskusiti

Trenutno je u tijeku regrutiranje za pilot studiju. Traže se muškarci i žene spremni odraditi ~1 sat vježbanja, u dobnoj skupini od 44-54 ili 60-70 godina, s indeksom tjelesne mase < 30 i tečnim znanjem njemačkog ili engleskog jezika. Troškovi sudjelovanja: procjena tjelesne spremnosti (spiroergometrija), procjena biološke dobi, rezultati krvnih pretraga i naknada od 200 CHF (uključujući putne troškove). Mjesto istraživanja je Empa, St. Gallen. Postupak uključuje tri posjeta (ukupno ~6 sati): probir; glavni posjet s vožnjom bicikla uz lagano zagrijavanje i pauze (mjerenje znoja, dok se parametri bilježe neinvazivnim senzorima); završni kratki posjet radi provjere uklanjanja kapsule senzora za praćenje temperature "jezgre". Podaci su povjerljivi; sudionicima se ne obećava nikakva medicinska korist.

Zašto se znojiti?

Znoj je "prozor" u metabolizam: sadrži elektrolite, metabolite, upalu i markere stresa, koji se mogu mjeriti kontinuirano i bez igala. Za razliku od epizodnih krvnih testova, znoj iz nosivih senzora pruža dinamiku - kako tijelo reagira na podražaj (toplinu, opterećenje) i koliko se brzo oporavlja. Za "praćenje dobi" nije važno samo "koliko" molekula istovremeno, već i profil odgovora: amplituda, brzina i oblik krivulje oporavka. U kombinaciji s otkucajima srca, disanjem i temperaturom jezgre, to se pretvara u digitalni "portret" otpornosti - ključ personaliziranog tretmana.

Što se točno mjeri i kako se to interpretira?

U pilotnom projektu, tim uspoređuje:

• Molekule u znoju: novi skup kandidatskih biomarkera biološke dobi i odgovora na stres.
• Fiziologija: Otkucaji srca, disanje, temperatura jezgre (putem progutane senzorne kapsule), parametri kože.
• Izdržljivost i „otpornost na toplinu“: termički kontrolirani ciklusi i oporavak.
  Podaci se zatim spajaju u model otpornosti na starenje koji se validira u svim dobnim skupinama i ponavljanjima. Cilj je alat s kliničkom dodanom vrijednošću koji je jednostavan za korištenje i razumljiv kliničarima.

Gdje ovo može biti korisno sutra

• Planiranje intervencije. Procjena „fiziološke“ dobi i rezerve prije operacije ili intenzivne njege radi preciznijeg doziranja rizika.
• Rehabilitacija i sportska medicina. Pratiti otpornost tijekom vremena, prilagoditi opterećenja na vrijeme i pratiti preopterećenje.
• Gerijatrija i kronične bolesti: Prepoznati „praznine“ u otpornosti mnogo prije kliničkih događaja i personalizirati liječenje.

Ukratko - glavna stvar

• AGE RESIST traži biomarkere biološke dobi i otpornosti u znoju te obučava nosive senzore da ih kontinuirano "čitaju".
• Projekt vode ETH Zürich, Empa, Caltech i klinike u Baselu, a financira ga SNSF. Cilj je dobno specifičan "sat" za personaliziranu medicinu.
• U pilotnom projektu - 3 posjeta, cikličko opterećenje pri blagoj toplini, senzorna kapsula za mjerenje temperature jezgre, kompenzacija 200 CHF.

Izvor: Empina stranica o projektu AGE RESIST.