מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת הזדקנות הטבע חקר את הארכיטקטורה הגנטית של פערי גיל ביולוגיים (BAGs) שמקורם בבינה מלאכותית (AI) עבור מערכות איברים מרובות והקשרים שלהם עם אורח חיים, מחלות כרוניות והזדקנות.
הזדקנות היא תהליך ביולוגי רב-גוני המעוצב על ידי אורח חיים, גורמים גנטיים וסביבתיים, אשר משפיע על מערכות האיברים ומוביל למחלות כרוניות. פענוח ההטרוגניות הפנוטיפית של ההזדקנות בין איברים יכול להוביל להתקדמות ברפואה המדויקת. מחקר אחד חקר את ההטרוגניות הזו באמצעות AI להערכת BAGs.
BAG מייצג את ההבדל בין הגיל החזוי של AI לגיל הכרונולוגי של אנשים. למרות ההתקדמות במחקר רב איברים, נותרו שתי שאלות: אילו וריאנטים גנטיים משפיעים על ההטרוגניות הפנוטיפית של BAGs, וכיצד הם קשורים זה לזה, גורמי אורח חיים ומחלות כרוניות?
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, חוקרים השתמשו בגנומיקה חישובית ובינה מלאכותית כדי לחקור את הארכיטקטורה הגנטית של BAGs עבור תשע מערכות איברים והקשרים הסיבתיים והקשרים שלהם עם גורמי אורח חיים, הזדקנות איברים ומחלות כרוניות. הם השתמשו בנתוני מולטי-אומיקה של יותר מ-370,000 משתתפים מה-Biobank של בריטניה (בריטניה).
ראשית, נעשה שימוש ברגרסיה וקטורית תמיכת כדי להפיק BAGs למערכות מטבוליות, שרירים ושלד, לב וכלי דם, עיניים, מוח, חיסון, כליות, כבד וריאות תוך שימוש בנתוני הדמיה קליניים ואיברים ספציפיים. ה-BAGs הותאמו כפנוטיפים במחקר אגודות גנום רחב (GWAS) לזיהוי אותות גנטיים עצמאיים, כלומר לוקוסים.
לאחר מכן, בוצעו מספר ניתוחים במורד הזרם כדי לאמת את האותות הגנטיים. אלה כללו הערכת תורשה המבוססת על פולימורפיזם של נוקלאוטיד בודד, ניתוח ביטוי גנים ספציפי לרקמות, ניתוח העשרה של מערך גנים, ניתוח רשת גנים-תרופות-מחלות, ניתוח סיבתיות ומתאם גנטי.
בסך הכל, זוהו 393 זוגות לוקוסים גנומיים של BAG הקשורים לתשעה BAGs. החוקרים ציינו את הספציפיות של איברים כמו גם דיבור בין איברים. המתאמים הפנוטיפיים והגנטיים בין BAGs היו דומים, ותומכים בהשערה של שברוד (שסביר להניח שמתאמים פנוטיפיים הם אומדנים הוגנים של מתאמים גנטיים).
ניתוח ביטוי הגנים הספציפי לרקמה אימת את האותות הגנטיים, שהראו העשרה ספציפית לאיברים. כלומר, גנים הקשורים ל-BAGs קרדיווסקולריים באו לידי ביטוי יתר או מועשר ברקמות העורקים והלב. בנוסף, הצוות זיהה קשרים סיבתיים פוטנציאליים בין BAGs, גורמי אורח חיים (למשל, משקל גוף ושינה), ומחלות כרוניות (למשל, סוכרת ומחלת אלצהיימר).
מסקנות
יחד, המחקר מחזק שמערכות איברים אינן פועלות בבידוד, מה שמדגיש מתאמים ספציפיים לאיברים בתוך איברים וקשרים בין מערכות איברים. הקשרים בין איברים מצביעים על כך שניתן להשתמש מחדש בתרופות למחלות במערכות איברים שונות, מה שיכול לשפר את שיעורי ההצלחה של פיתוח תרופות. מגבלות המחקר כוללות אי-הכללה של הממצאים לקבוצות אתניות מגוונות.
"אנו נרגשים מאוד מהמחקר הזה וממסלולי המחקר העתידיים שלו. אנו צופים שינוי פרדיגמה מגישות של איבר יחיד לגישות ריבוי איברים, המאפשרים מודלים מקיפים יותר של הזדקנות ומחלות אנושיות." – Junhao Wen, המחבר הראשי.
בעוד שהיו מתאמים חזקים בערכי GWAS בטא בין אוכלוסיות אירופיות וקבוצות אבות אחרות, מחקרים צריכים להתמקד בקבוצות מיוצגות בתת-ייצוג. יתרה מכך, הבדלים בין המינים היו בולטים בכמה מערכות איברים, במיוחד BAG הקרדיווסקולרי. בסך הכל, התוצאות מצביעות על כך שיש לחקור את המחקר הזה בצורה מקיפה יותר, תוך התחשבות משותפת במחלות והזדקנות, שכן הבדלים בין המינים קיימים לעתים קרובות במחלות כרוניות, כולל אוטיזם ומחלת אלצהיימר.
