Ученые впервые сравнили инструменты по подсчету биологического возраста человека
Команда исследователей AIRI и Сколтеха представила первую в мире открытую платформу для объективного сравнения алгоритмов выявления биологического возраста - так называемых "часов старения". Работа объединяет крупнейший в мире открытый набор данных по метилированию ДНК, стандартизированную методологию оценки и результаты тестирования ведущих мировых моделей.
Биологический возраст — это интегральная метрика здоровья человека, которая может отличаться от паспортного возраста. Если биологический возраст выше хронологического, это указывает на повышенные риски заболеваний и смертности. Сегодня такие метрики рассчитываются с помощью различных моделей, основанных на данных эпигенетики, транскриптомики, анализов крови и других источников. Однако до сих пор в науке не существовало единого эталона для их сравнения.
Авторы работы собрали более 17 тыс. образцов метилирования ДНК из 104 исследований, охватывающих 19 предполагаемых состояний, ускоряющих старение, унифицировали данные и создали основу для систематической оценки алгоритмов. В исследовании были протестированы 13 наиболее популярных моделей "часов старения", включая разработки ведущих лабораторий США и Европы.
По итогам сравнений лучшей моделью признан PhenoAge второго поколения, созданный под руководством профессора Йельского университета Морган Левин (Yale University, Altos Labs), второе место заняла модель GrimAge, созданная под руководством Стива Хорвата (University of California, Altos Labs).
Биологические часы могут использоваться для оценки эффективности новых препаратов в омоложении организма (например, метформина или семаглутида), кластеризации пациентов по рискам и мониторинга здоровья в клинических исследованиях, а также изучения фундаментальных механизмов старения. Кроме того, подобные алгоритмы используются в носимых устройствах и медицинских гаджетах, позволяющих получать оценку здоровья в формате "health index" или "биологического возраста".
Платформа и собранный датасет распространяются в формате open source (лицензия Creative Commons), что позволяет любому исследователю использовать и дорабатывать инструменты.
"Мы создали первую в мире открытую платформу для сравнения калькуляторов биологического возраста. Теперь ученые и компании по всему миру могут объективно выбирать и улучшать алгоритмы, а значит, мы приблизились к тому, чтобы биологический возраст стал реальным инструментом медицины будущего", - Дмитрий Крюков, руководитель группы исследования биомаркеров лаборатории "Сильный ИИ в медицине" Института AIRI, м.н.с. Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха.
"Это первый подобный бенчмарк, открыто приглашающий специалистов по data science в исследование факторов здорового долголетия, которые ранее изучались лишь молекулярными биологами и биоинформатиками. Становится очевидным, что метилирование ДНК рано или поздно станет тем самым единым анализом для систем здравоохранения, который будет качественно и количественно оценивать общее состояние здоровья человека сразу по всем нозологиям. Чтобы такой анализ стал доступным, требуется продолжать сбор локальных данных и налаживать систему обмена ими между научным сообществом медиков и ИИ-специалистов", - руководитель лаборатории "Сильный ИИ в медицине" Института AIRI и руководитель лаборатории вычислительных методов формирования изображений Центра ИИ Сколтеха Дмитрий Дылов.
