测量衰老的生物钟

利用机器学习来研究生物老化
4月15日

采访

Laura Han,阿姆斯特丹大学医学中心

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沙漏

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衰老是不可避免的;但是衡量它的最好方法是什么呢?我们知道一个人活着的年数是一种方式,但这只是实际年龄的衡量标准。我们也有一个“生物年龄”——我们的生活方式、性别和基因如何影响这个方程,而且体内有许多不同的生物钟可以参考:比如我们的DNA在整个生命过程中是如何变化的,或者蛋白质是如何改变它们的结构的。是不是所有的时钟都是同步的?是不是有些时钟比其他时钟更守时?为了找到答案,阿姆斯特丹大学医学中心的劳拉·韩(Laura Han)一直在使用机器学习系统,将不同的生物钟对一个名为荷兰抑郁和焦虑研究的大型数据集收集的信息结合起来,正如她告诉克里斯·史密斯(Chris Smith)的那样……

劳拉:这个队列的独特之处在于我们收集了很多生物信息,这些信息也是我们用来开发和检查所谓的生物钟的信息。生物钟实际上是一种预测性机器学习算法,它学习了我们体内与年龄、DNA甲基化水平、蛋白质或代谢物相关的生物模式。

克里斯:你拿什么和什么做比较?所以,如果你有这些标记或这些测量,你将它们与什么进行比较?

劳拉:这个算法,你训练它,它就能根据这些生物模式预测你的年龄。当它实际上预测你比你的实际年龄更老时,它就表明你有一个看起来更老的生理状态,或者至少是老年人通常看到的状态。

你能把它和潜在的致病因素联系起来吗?

劳拉-没错。因此,如果你以这种方式思考生物衰老,你可能会说,你的生物钟的滴答声可能比时间本身更快。

克里斯:有没有一些人,我找不到一个更好的词来形容,他们的身体活得很好,所以他们看起来比实际年龄老很多,但实际上这并不意味着下周就会死去?它们看起来很糟糕,但实际上它们仍然会永远持续下去。那么,衰老的一个标志是否可以解释一切,还是会产生误导?

Laura:这可能会产生误导,这也是我们想用数据集问的主要问题之一。我们有多种生物衰老的标志,我们想看看它们是否彼此同步。同样的因素也与所有生物钟的滴答声有关。

Chris -你已经提到了这些时钟是什么。那么你在研究中评估和评价的主要内容是什么,你看的是什么时钟?

我们观察了五种不同的细胞生物钟,其中一种是端粒长度。这基本上是染色体末端的一个帽,随着我们年龄的增长而缩短。这是一个被充分研究过的生物衰老的标志。然后我们有四种不同的,我们称之为组学的衰老水平——血液中的DNA甲基化,蛋白质水平,基因表达水平或代谢物。这些可以用现代的方式来量化生物衰老,因为我们可以用这些预测算法来了解什么样的模式真正与年龄相关。

克里斯:当你把它们与各种因素,生活方式因素和其他因素结合起来,这些因素与这些测量结果的来源有关,这些时钟有多好,哪些因素会加速或减慢它们的速度?

劳拉:是男性,而且身体质量指数高,也就是肥胖。吸烟和患有代谢综合征最一致地与多个时钟中出现的衰老生物联系在一起。

克里斯:你提到的其中一件事是你的感觉,因为,你知道,有句话说你的感觉有多老,你就有多老。当你把抑郁和痛苦的人与对生活持乐观态度的人进行比较时,你发现生物钟反映了这一点吗?

劳拉-是的。这是一个很好的问题,我们在抑郁症患者身上看到的是他们患与年龄有关的疾病的风险更高。在我们的研究中,我们实际上证实,抑郁症也与衰老的生理特征有关,这是通过五种生物钟中的至少三种来衡量的。我认为这确实证实了生理衰老与心理和身体健康都有联系,也可能解释了为什么我们看到抑郁症患者患与年龄相关疾病的风险更高。

克里斯-那么,你认为这里最重要的信息是什么呢?你已经评估了这些不同的独立生物钟,你已经将它们与一些使它们更快或更慢的风险因素结合起来,但最重要的信息是什么?你的结论是什么?

劳拉:我认为最重要的信息是,许多其他的研究都着眼于个体衰老的量化,所以个体的生物钟,只有少数人在同一研究人群中整合了多个生物钟。我们发现,在五种生物老化指标中,只有三种被发现显著相互作用,这意味着一种指标的增加也平行于另一种指标的增加。但这些相关性也很小。所以我认为这确实强调了衰老和衰老过程非常复杂不同的时钟是否测量相同的东西以及它们如何相互作用和影响仍然相对未知。我们发现,如果用多个时钟来测量你的生理年龄,这实际上也有累积效应。所以从生理和心理健康的角度来说。

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