Starenje postepeno narušava sposobnost organizma da se regeneriše, što ozbiljno pogađa proizvodnju krvnih ćelija. U trci protiv biološkog sata, naučni tim iz Barselone napravio je revolucionaran korak razvojem alata ChromAgeNet – sistema veštačke inteligencije (AI) koji detektuje starenje matičnih ćelija krvi analizom trodimenzionalne strukture njihovog DNK.
Kako funkcioniše ChromAgeNet?
Istraživanje objavljeno u uglednom časopisu Aging Cell, koje predvode dr Maria Carolina Florian (IDIBELL) i dr Paula Petrone (BSC-CNS/ISGlobal), dokazuje da arhitektura hromatina – 3D organizacija DNK u jedru – sadrži ključne informacije koje omogućavaju razlikovanje mladih od ostarelih ćelija kod miševa.
Kako bi obučili model, istraživači su primenili konvolutivne neuronske mreže na 3D slike ćelijskih jedara matičnih ćelija miševa. ChromAgeNet dešifruje proces starenja DNK i omogućava prepoznavanje suptilnih strukturnih varijacija koje su nevidljive ljudskom oku.
Jedna od glavnih prepreka prilikom korišćenja neuronskih mreža u biomedicini jeste nedostatak transparentnosti – naučnici često ne znaju na osnovu čega AI donosi odluke. ChromAgeNet prevazilazi ovu barijeru jer je dizajniran kao sistem objašnjive veštačke inteligencije (Explainable AI – XAI), što znači da istraživači mogu tačno da utvrde koje karakteristike slike doprinose njegovim predviđanjima.
Klasifikacija ćelija na mlade i ostarele
Ovaj alat je u proseku uspeo da tačno klasifikuje oko 68 odsto ćelija kao mlade ili ostarele, koristeći slike dobijene standardnom i jeftinom bojom DAPI.
Analize su pokazale jasan obrazac:
- U mladim ćelijama -hromatin je kompaktan i organizovan čvrsto na ivicama jedra
- U ostarelim ćelijama – arhitektura se raspada i hromatin postaje disperzivan i raspršen.
Mogućnost podmlađivanja matičnih ćelija
Kao dokaz koncepta (proof of concept), tim naučnika je alat primenio na ostarele ćelije izložene različitim epigenetskim lekovima. Cilj je bio da se utvrdi da li ti lekovi mogu da izazovu promene u organizaciji hromatina koje bi ga vratile u stanje slično onom kod mladih ćelija.
Ovo dostignuće pokazuje ogroman potencijal alata za testiranje tretmana koji bi mogli da regenerišu krvno tkivo, ojačaju imunološki sistem i produže životni vek i zdravlje celokupnog organizma.
– Trenutno imamo alat koji funkcioniše na hematopoetskim matičnim ćelijama miševa. Sada radimo na njegovoj optimizaciji i prilagođavanju ljudskim matičnim ćelijama, s nadom da ćemo ga koristiti za procenu novih lekova sposobnih da promene arhitekturu jedra i podmlade ostarele matične ćelije – izjavila je dr Maria Carolina Florian.
Otvoreni kod za ubrzanje naučnih otkrića
Kako bi ubrzali nova otkrića u potrazi za lekovima koji jačaju imunološki sistem u starosti, naučnici su celokupan kod ChromAgeNet alata, kao i bazu podataka sa 3D slikama matičnih ćelija, učinili potpuno otvorenim i dostupnim međunarodnoj naučnoj zajednici. Pored toga, tim traži dodatno finansiranje od Evropske unije i uspostavljanje saradnje sa drugim naučnicima u Evropi zainteresovanim za praktičnu primenu ovog rada.
Oprez pre euforije: Cilj nije samo produženje životnog veka, već produženje zdravog života
Iako rezultati deluju obećavajuće, istraživači upozoravaju da je potrebna doza opreza i da je pred njima dug put pre nego što ovakvi tretmani stignu do pacijenata.
– Cilj nije samo produženje životnog veka, već produženje zdravog života. Otkriće novih lekova sa potencijalom za podmlađivanje moglo bi da pomognu u borbi protiv starenja imunološkog sistema – napominje dr Paula Petrone i dodaje:
– Moramo da budemo veoma oprezni kako ne bi precenili svoje rezultate. Razvoj i validacija ovakvih tehnologija traju godinama pre nego što eventualno stignu do klinike. Naše istraživanje je samo jedan mali doprinos izučavanju starenja i potrazi za strategijama koje podržavaju zdravo starenje.
