Ученые Фраунгофера разрабатывают метод измерения биологического возраста человека

Ученые Фраунгофера разрабатывают метод измерения биологического возраста человека
        

Химические реакции и молекулярные модификации изменяют геном каждого человека в течение его жизни. Эти модификации могут привести к заболеванию, но они также обеспечивают основу для определения биологического возраста человека. Ученые Фраунгофера, участвующие в проекте «DrugTarget», теперь разработали метод, позволяющий быстро проверить состояние генома. Это поможет разработать точки вмешательства для новых лекарств и поможет людям узнать, насколько молоды их тела.

В прошлом считалось, что ДНК человека оставалась неизменной на протяжении всей жизни. Сегодня мы знаем, что геном может изменяться во время старения, и что факторы окружающей среды и образ жизни также могут играть роль в этом процессе. Эти изменения включают, в частности, то, что называют метилированием: в процессе метилирования небольшие метильные группы постепенно накапливаются в определенных местах в ДНК (геном). Это может выключить гены и увеличить вероятность генетических мутаций в определенных точках, что может привести к болезни.

Тест на генетический анализ

С другой стороны, метилирование – это естественный процесс, который со временем происходит в каждом человеческом теле ».

проф. Карстен Клауссен, Институт молекулярной биологии и прикладной экологии им. Фраунгофера, Гамбург

Метилирование также контролирует, например, определенные биологические процессы в организме. Но когда метилирование становится ненормальным, могут возникнуть проблемы. Наш образ жизни, диета, курение, алкоголь и другие факторы окружающей среды могут влиять на уровень метилирования в наших геномах, которые постоянно меняются в течение жизни. «Изменения в метилировании в какой-то степени указывают на старение организма», – говорит Карстен Клауссен. Поэтому мы можем определить биологический возраст человека на основе степени метилирования ДНК. Карстен Клауссен и его команда объединили усилия с учеными из Института прикладных информационных технологий им. Фраунгофера, чтобы разработать метод измерения биологического возраста и внедрить его в качестве демонстратора. В сотрудничестве с Fraunhofer IME компания cerascreen ® GmbH выпустила коммерческий тест на генетический возраст на основе этого демонстратора.

Пользователи берут образец щечного тампона, используя стерильную ватную палочку, поставляемую с набором для тестирования на генетический возраст, и отправляют его в лабораторию по почте (с предоплатой). Затем лаборатория проводит анализ метилирования с использованием секвенирования следующего поколения, чтобы определить состояние метилирования ДНК. Программное обеспечение для искусственного интеллекта, разработанное в Fraunhofer IME, затем используется для анализа этих данных и определения биологического возраста по данным метилирования. Первоначальные тесты, проведенные примерно на 150 предметах, показали, что алгоритм работает очень хорошо. Оценки биологического возраста для здоровых людей были очень близки к фактическому хронологическому возрасту субъектов.

Задержка процесса старения

cerascreen ® GmbH в первую очередь заинтересованы в предоставлении услуг людям, заботящимся о своем здоровье, которые хотели бы знать, насколько они здоровы или биологически молоды, в то время как ученые Fraunhofer сосредоточены на возможных будущих медицинских применениях. В настоящее время исследователи ищут соединения, способные специфически изменять метилирование определенных генов в надежде задержать процесс старения и потенциально предотвратить развитие заболеваний. «DrugTarget», имя, которое ученые Фраунгофера выбрали для своего совместного проекта, поэтому очень уместно. «Сегодня существуют огромные базы данных с тысячами соединений, которые мы хотим протестировать в лаборатории, чтобы выяснить, эффективны ли они для изменения метилирования индивидов», – говорит Карстен Клауссен. Разработка активных соединений будет проходить на следующем этапе проекта.

На первом этапе проекта Карстен Клауссен и его команда разработали алгоритм, позволяющий идентифицировать паттерны метилирования, который можно использовать для надежного прогнозирования возраста. «Алгоритм использует ранее неизвестные области генома для прогнозирования возраста, что является очень захватывающим открытием», – говорит Клауссен, имея в виду, в частности, конкретные гены, которые могут быть терапевтически нацелены в будущем.

Программное обеспечение AI объединяет обработку, анализ и оценку данных

Fraunhofer FIT, в свою очередь, разрабатывает приложение, которое объединяет обработку, анализ и оценку данных в едином пользовательском интерфейсе. «Теперь мы можем связать информацию о метилировании с генами и соединениями, определенными в международных общедоступных базах данных, чтобы ранжировать цели для терапевтического вмешательства», – говорит Карина Горецки из Fraunhofer FIT. Поскольку исследователи, лаборанты и специалисты по биоинформатике должны работать в разных средах, демонстратор объединяет все функции в одном приложении с интуитивно понятными инструментами визуализации. Это значительно упростит и ускорит продвижение проекта «DrugTarget».

В то время как компания-партнер планирует выпустить тест на генетический возраст на рынке в качестве продукта жизненного стиля, медицинское применение демонстратора будет подвергнуто дальнейшим проверочным исследованиям.

Исследователи из Fraunhofer FIT и Fraunhofer IME представят результаты своих исследований по проблеме лекарственного средства с 18 по 21 ноября 2019 года в MEDICA в Дюссельдорфе (зал 10, стенд G05).

        
      

Source link