Le vieillissement est un processus systémique régulé par des réseaux complexes à plusieurs niveaux, depuis les molécules jusqu'au corps. Les perturbations microscopiques se cascadent dans le réseau, entraînant un déclin macroscopique et la progression des maladies chroniques. Affecté par les différences de réserves de santé entre les individus et les caractéristiques asynchrones du vieillissement des organes, le taux de vieillissement des personnes du même âge présente des différences significatives. Le développement de la biotechnologie et de l'intelligence artificielle a favorisé la transformation de la recherche sur le vieillissement, passant d'une corrélation descriptive à une intervention quantifiable, en essayant de répondre à des questions telles que « quel âge a une personne », « où vieillit-on en premier, pourquoi vieillit-on et comment intervenir ».
Récemment, l'Institut du génome de Pékin de l'Académie chinoise des sciences (Centre national de bioinformatique), en collaboration avec l'Institut de zoologie et d'autres unités, a construit un cadre holographique humain numérique vieillissant pour mapper les données multidimensionnelles du vieillissement sur un modèle de jumeau numérique individualisé. Dans le cadre de la validation de principe, l'équipe a analysé une cohorte standardisée de quatre centres de volontaires sains, collecté plus de 240 paramètres, construit un système d'horloge de vieillissement multimodal, multi-niveaux et interprétable, et construit un modèle numérique vieillissant du corps humain qui est quantifiable, simulé et interventionnable. Ce cadre élargit efficacement la dimension de l’évaluation du vieillissement et peut prédire avec précision l’âge biologique, cartographier l’asynchronie du vieillissement des organes et identifier les molécules responsables du vieillissement telles que les facteurs de coagulation.
Ce cadre suit la logique à trois niveaux : « lecture, calcul et ajustement ». "Lire" pour obtenir des données de vieillissement multidimensionnelles. Le « calcul » s'appuie sur l'horloge multimodale du vieillissement pour convertir les données en âge biologique et en taux de vieillissement des organes. L'horloge des capacités de base intègre plus de 240 indicateurs physiologiques. L'horloge multimodale intègre six niveaux de données moléculaires pour réduire l'erreur de prédiction de l'âge à 3,87 ans. L'horloge des organes s'appuie sur la technologie de biopsie en phase liquide pour évaluer de manière indépendante l'âge biologique de six organes et révéler les caractéristiques asynchrones du vieillissement. "Tune", ciblant des molécules ciblables responsables du vieillissement sur la base d'une inférence causale.
L’étude a également construit des horloges de vieillissement indépendantes pour six organes principaux : le cerveau, le foie, les poumons, les muscles, les vaisseaux sanguins et la peau. La recherche a confirmé qu’il existe une asynchronie significative dans le vieillissement des organes et que le tournant du vieillissement du foie est plus précoce que celui du cerveau. L’équipe a également identifié deux fenêtres de changement non linéaire entre 40 et 50 ans et entre 60 et 70 ans. L’activation significative de la voie de la coagulation entre 60 et 70 ans est une étape critique pour un vieillissement accéléré.
L’étude a également révélé que les facteurs de coagulation dérivés du vieillissement hépatique sont régulés positivement de manière synergique. Des expériences in vitro ont confirmé que des facteurs clés de la coagulation peuvent induire le vieillissement des cellules endothéliales ; des expériences in vivo chez la souris ont montré que l'injection de F13B peut induire un vieillissement accéléré de plusieurs tissus, confirmant que les facteurs de coagulation sont les molécules principales à l'origine du vieillissement des vaisseaux sanguins et de plusieurs organes.
La traduction clinique montre que l'horloge centrale peut être reconstruite approximativement en utilisant uniquement un ensemble représentatif de protéines plasmatiques, ce qui suggère que les analyses de sang pourraient devenir un moyen réalisable d'évaluer l'âge biologique. L'horloge du vieillissement spécifique à un organe peut identifier à l'avance les organes vieillissant prématurément et fournir des cibles d'intervention différenciées. Pour le vieillissement vasculaire induit par des facteurs de coagulation, il peut cibler la voie de la coagulation. Le vieillissement d’autres types d’organes peut être associé à différents modes de vie ou interventions médicamenteuses.
Cette étude marque un changement de paradigme dans la science du vieillissement, passant de descriptif à systématique et causal, et établit l'âge biologique quantifiable comme indicateur d'évaluation de base pour l'intervention contre le vieillissement. Actuellement, l’équipe de recherche continue de réitérer le modèle en introduisant des données longitudinales, en couvrant différentes populations, en développant une technologie de détection à faible coût et en résolvant progressivement des problèmes tels que les limites des données transversales et la vérification des inhibiteurs des facteurs de coagulation. Cette réalisation devrait construire un double moteur dynamique en matière de santé et offrir une nouvelle voie standardisée et transformable pour un vieillissement en bonne santé.
Les résultats de recherche pertinents ont été publiés dans Cell (Cellule)supérieur.
Lien papier
Cadre d’évaluation multidimensionnelle du vieillissement et de modélisation numérique X-Age