Ako určiť biologický vek a odolnosť voči stresu pomocou analýzy potu

Chronologický vek hovorí len málo o skutočnom stave tela: dvaja ľudia rovnakého veku sa môžu radikálne líšiť, pokiaľ ide o výdrž, riziká a reakciu na liečbu. Tím z ETH Zürich, Empa, Caltech a Univerzitnej nemocnice v Bazileji spúšťa projekt AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT): vedci sa chcú naučiť, ako presne a jednoducho posúdiť biologický vek a „odolnosť“ (odolnosť voči stresu a námahe) na základe molekúl v pote, ktoré sú nepretržite zhromažďované nositeľnými senzormi. Cieľom je premeniť zložité laboratórne panely na praktické „hodiny na meranie veku“ na pokožke, aby sa personalizovali lekárske rozhodnutia a znížili vedľajšie účinky liečby. Projekt je financovaný Švajčiarskou národnou vedeckou nadáciou (SNSF).

Pozadie štúdie

Kalendárny (chronologický) vek je slabým prediktorom skutočného stavu tela – odolnosti, zraniteľnosti voči chorobám a tolerancie liečby. Preto sa v posledných rokoch rýchlo rozvíjajú „hodiny“ biologického veku. Mnohé z nich sa však spoliehajú na drahé laboratórne panely (krv, „omika“), poskytujú výsledky epizodicky a nie vždy preukázali klinickú pridanú hodnotu. V tejto súvislosti projekt AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, Univerzitná nemocnica Basel) ponúka iný spôsob: hľadať nové biomarkery v pote a priebežne ich čítať pomocou nositeľných senzorov, aby sa posúdila nielen „vek“, ale aj odolnosť – odolnosť voči stresu a rýchlosť zotavenia. Tento prístup „hodín“ je koncipovaný ako nástroj na personalizáciu terapie: na výber intenzity intervencií pre skutočný fyzický stav pacienta a tým zníženie vedľajších účinkov. Projekt je financovaný Švajčiarskou národnou vedeckou nadáciou (SNSF).

Prečo sa potiť? Poskytuje pohodlný pohľad do fyziológie: elektrolyty, metabolity, stresové a zápalové markery, ktoré je možné merať bez ihiel a v reálnom čase. Platformy s rozhraním kože sa v posledných rokoch dramaticky posunuli vpred vďaka flexibilným elektrochemickým náplasťam, mikrofluidným kolektorom a viachodinovým senzorom schopným sledovať dynamiku analytov, nielen statické hodnoty. To je dôležité pre odolnosť: nepredpovedajú sa ani tak absolútne koncentrácie, ale profil reakcie na teplo/záťaž a tvar „krivky zotavenia“ v spojení so srdcovou frekvenciou, dýchaním a telesnou teplotou.

V AGE RESIST sa táto myšlienka uvádza do praxe: tím vyvíja prenosný senzor potu, testuje prototypy v klimatickej komore a kombinuje molekulárne signály s fyziológiou (srdcová frekvencia, frekvencia dýchania, telesná teplota atď.) na trénovanie modelu vek+odolnosť. Projekt vedie Noé Brasier (ETH Zürich); na strane Empa má Simon Annaheim na starosti oddelenie senzoriky. Očakávaným výsledkom je praktická „veková stupnica“ pre kliniku, ktorá pomôže plánovať liečbu a rehabilitáciu na základe fyziologického veku, a nie veku stanoveného v pase.

Kontext je širší ako jeden projekt: klasické „hodiny“ – epigenetické, transkriptomické, proteomické – sa rýchlo rozvíjajú, ale v rokoch 2024 – 2025 sa aktívne diskutuje o ich obmedzeniach a „rekalibrácii“ (závislosť od zloženia krviniek, rekonfigurácia modelov pre rôzne populácie, prenosnosť do klinickej praxe). Myšlienka potných/nositeľných „hodín“, ktorá bola prvýkrát systematicky navrhnutá v akademickej agende už v roku 2023, len zmenšuje priepasť medzi laboratórnymi biomarkermi a každodenným monitorovaním: snaží sa zachytiť dynamickú stránku starnutia – schopnosť systému reagovať na výzvu a zotaviť sa.

Ako to bude fungovať

Výskumníci vyvíjajú prenosný senzor potu, ktorý súčasne číta nové molekulárne biomarkery a kombinuje ich s fyziologickými parametrami (srdcová frekvencia, frekvencia dýchania, telesná teplota atď.). Podľa Simona Annaheima z laboratória Biomimetic Membranes and Textiles (Empa) presnosť kožných senzorov umožňuje nepretržité a spoľahlivé údaje o stave tela. Tím testuje prototypy v klimatickej komore, kde je možné dávkovať teplo a záťaž. Na základe týchto dátových tokov sa natrénuje „hodinový“ algoritmus, ktorý prepojí schopnosť zvládať záťaž a zotavovať sa s biologickým vekom a odolnosťou.

Kto stojí za projektom a čo sa vďaka nemu zmení?

Iniciátorom je Dr. Noé Brazier (ETH Zürich, Inštitút translačnej medicíny); do projektu sú zapojení klinickí, senzorickí a materiálni špecialisti z nemocníc ETH, Empa, Caltech a Basel. Ak „hodinky“ preukážu reprodukovateľnosť a prediktívnu hodnotu, možno ich použiť na výber intenzity terapie a rehabilitácie na základe „fyziologického“ veku, a nie len na základe pasu – od onkológie a kardiológie až po ortopédiu a geriatriu. V ideálnom prípade sa tým znižuje „nadmerná liečba“, vedľajšie účinky a premeškané šance na včasné intervencie.

Nábor dobrovoľníkov: Čo účastníci zažijú

V súčasnosti prebieha nábor do pilotnej štúdie. Hľadajú mužov a ženy ochotných absolvovať približne 1 hodinu cvičenia, vo veku 44 – 54 alebo 60 – 70 rokov, s BMI < 30 a plynulou znalosťou nemčiny alebo angličtiny. Účasť bude stáť: posúdenie fyzickej zdatnosti (spiroergometria), posúdenie biologického veku, výsledky krvných testov a kompenzácia 200 CHF (vrátane cestovných nákladov). Miesto konania štúdie je Empa, St. Gallen. Procedúra zahŕňa tri návštevy (spolu približne 6 hodín): skríning; hlavná návšteva s cyklistickým cvičením pri miernom zahrievaní a prestávkach (meria sa pot, pričom sa parametre zaznamenávajú neinvazívnymi senzormi); záverečná krátka návšteva na kontrolu odstránenia kapsuly senzora na monitorovanie teploty „jadra“. Údaje sú dôverné; účastníkom sa nesľubuje žiadny zdravotný úžitok.

Prečo sa potiť?

Pot je „oknom“ do metabolizmu: obsahuje elektrolyty, metabolity, zápalové a stresové markery, ktoré je možné merať kontinuálne a bez ihiel. Na rozdiel od epizodických krvných testov poskytuje pot z nositeľných senzorov dynamiku – ako telo reaguje na podnet (teplo, záťaž) a ako rýchlo sa zotavuje. Pre „merač veku“ nie je dôležité len „koľko“ molekúl naraz, ale aj profil odozvy: amplitúda, rýchlosť a tvar krivky zotavenia. V spojení so srdcovou frekvenciou, dýchaním a teplotou jadra sa to mení na digitálny „portrét“ odolnosti – kľúč k personalizovanej liečbe.

Čo presne sa meria a ako sa to interpretuje?

V pilotnom projekte tím porovnáva:

• Molekuly v pote: nová sada kandidátskych biomarkerov biologického veku a stresovej reakcie.
• Fyziológia: Srdcová frekvencia, dýchanie, telesná teplota (prostredníctvom prehltnutej senzorickej kapsuly), kožné parametre.
• Vytrvalosť a „tepelná odolnosť“: tepelne riadené cyklovanie a regenerácia.
  Údaje sa potom spoja do modelu odolnosti voči starnutiu, ktorý sa validuje naprieč vekovými skupinami a opakovaniami. Cieľom je nástroj s klinickou pridanou hodnotou, ktorý je ľahko použiteľný a zrozumiteľný pre klinických lekárov.

Kde sa to môže zajtra hodiť

• Plánovanie intervencie. Posúdenie „fyziologického“ veku a rezervy pred operáciou alebo intenzívnou starostlivosťou s cieľom presnejšie dávkovať riziko.
• Rehabilitácia a športová medicína. Monitorovanie odolnosti v priebehu času, včasné úpravy záťaže a monitorovanie preťaženia.
• Geriatria a chronické ochorenia: Identifikujte „medzery“ v odolnosti dlho pred klinickými udalosťami a prispôsobte liečbu.

Stručne povedané - to hlavné

• AGE RESIST hľadá biomarkery biologického veku a odolnosti v pote a trénuje nositeľné senzory, aby ich nepretržite „čítali“.
• Projekt vedú ETH Zürich, Empa, Caltech a kliniky Basel a financuje ho SNSF. Cieľom sú vekovo špecifické „hodiny“ pre personalizovanú medicínu.
• V pilotnom projekte - 3 návštevy, cyklická záťaž pri miernom teple, senzorická kapsula na meranie telesnej teploty, kompenzácia 200 CHF.

Zdroj: Stránka spoločnosti Empa o projekte AGE RESIST.