Cum se determină vârsta biologică și rezistența la stres folosind analiza transpirației

Vârsta cronologică spune puțin despre starea reală a corpului: două persoane de aceeași vârstă pot diferi radical în ceea ce privește rezistența, riscurile și răspunsul la tratament. O echipă de la ETH Zürich, Empa, Caltech și Spitalul Universitar din Basel lansează proiectul AGE RESIST (AGE clock for RESilience in SweaT): oamenii de știință vor să învețe cum să evalueze cu precizie și ușurință vârsta biologică și „reziliența” (rezistența la stres și efort) pe baza moleculelor din transpirație care sunt colectate continuu de senzori purtabili. Ideea este de a transforma panouri complexe de laborator într-un „ceas de vârstă” convenabil pe piele pentru a personaliza deciziile medicale și a reduce efectele secundare ale tratamentului. Proiectul este finanțat de Fundația Națională Elvețiană pentru Știință (SNSF).

Contextul studiului

Vârsta calendaristică (cronologică) este un predictor slab al stării reale a organismului - rezistența, vulnerabilitatea la boli și toleranța la tratament. Acesta este motivul pentru care „ceasurile” biologice de vârstă s-au dezvoltat rapid în ultimii ani. Însă multe dintre ele se bazează pe paneluri de laborator costisitoare (sânge, „omică”), dau rezultate episodic și nu au dovedit întotdeauna o valoare adăugată clinică. În acest context, proiectul AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, Spitalul Universitar Basel) oferă o modalitate diferită: căutarea de noi biomarkeri în transpirație și citirea lor continuă cu senzori purtabili pentru a evalua nu numai „vârsta”, ci și reziliența - rezistența la stres și rata de recuperare. Această abordare „ceas” este concepută ca un instrument pentru personalizarea terapiei: pentru a selecta intensitatea intervențiilor în funcție de starea fizică reală a pacientului și, prin urmare, pentru a reduce efectele secundare. Proiectul este finanțat de Fundația Națională Elvețiană pentru Știință (SNSF).

De ce să transpiri? Oferă o perspectivă convenabilă asupra fiziologiei: electroliți, metaboliți, markeri de stres și inflamație care pot fi măsurați fără ace și în timp real. Platformele cu interfață cutanată au avansat dramatic în ultimii ani, cu plasturi electrochimici flexibili, colectoare microfluidice și senzori multi-ore capabili să urmărească dinamica analiților, nu doar valorile statice. Acest lucru este important pentru rezistență: nu sunt prezise atât concentrațiile absolute, ci profilul răspunsului la căldură/sarcină și forma „curbei de recuperare” în conjuncție cu ritmul cardiac, respirația și temperatura centrală.

La AGE RESIST, această idee este pusă în practică: echipa dezvoltă un senzor portabil de transpirație, testează prototipuri într-o cameră climatică și combină semnalele moleculare cu fiziologia (ritm cardiac, ritm respirator, temperatură centrală etc.) pentru a antrena un model vârstă+reziliență. Proiectul este condus de Noé Brasier (ETH Zürich); din partea Empa, Simon Annaheim este responsabil de departamentul de senzoriologie. Rezultatul așteptat este o „scală de vârstă” convenabilă pentru clinică, care să ajute la planificarea tratamentului și a reabilitării pe baza vârstei fiziologice, mai degrabă decât a vârstei din pașaport.

Contextul este mai amplu decât un singur proiect: „ceasurile” clasice - epigenetice, transcriptomice, proteomice - se dezvoltă rapid, dar în perioada 2024-2025 limitele și „recalibrarea” lor (dependența de compoziția celulelor sanguine, reconfigurarea modelelor pentru diferite populații, portabilitatea în clinică) sunt discutate activ. Ideea de „ceasuri” purtabile/transpirabile, propusă pentru prima dată sistematic pe agenda academică încă din 2023, nu face decât să elimine decalajul dintre biomarkerii de laborator și monitorizarea de zi cu zi: aceasta urmărește să surprindă latura dinamică a îmbătrânirii - capacitatea sistemului de a răspunde la o provocare și de a se recupera.

Cum va funcționa

Cercetătorii dezvoltă un senzor portabil de transpirație care citește simultan noi biomarkeri moleculari și îi combină cu parametri fiziologici (ritm cardiac, ritm respirator, temperatură centrală etc.). Potrivit lui Simon Annaheim de la laboratorul Biomimetic Membranes and Textiles (Empa), precizia senzorilor cutanați permite obținerea de date continue și fiabile despre starea corpului. Echipa testează prototipuri într-o cameră climatică unde pot fi dozate căldura și sarcina. Pe baza acestor fluxuri de date, va fi antrenat un algoritm „mecanic” care leagă capacitatea de a face față încărcăturii și de a se recupera cu vârsta biologică și rezistența.

Cine se află în spatele proiectului și ce va schimba acesta?

Inițiatorul este Dr. Noé Brazier (ETH Zürich, Institutul de Medicină Translațională); proiectul implică specialiști clinicieni, senzoriali și din domeniul materialelor de la spitalele ETH, Empa, Caltech și Basel. Dacă „ceasul” demonstrează reproductibilitate și valoare predictivă, acesta poate fi folosit pentru a selecta intensitatea terapiei și a reabilitării pe baza vârstei „fiziologice”, mai degrabă decât pe baza unui pașaport - de la oncologie și cardiologie la ortopedie și geriatrie. În mod ideal, acest lucru reduce „supratratamentul”, efectele secundare și șansele ratate de intervenții la timp.

Recrutarea voluntarilor: Ce vor experimenta participanții

Recrutarea pentru un studiu pilot este în curs de desfășurare. Aceștia caută bărbați și femei dispuși să efectueze aproximativ 1 oră de exerciții fizice, cu vârsta cuprinsă între 44-54 sau 60-70 de ani, cu un IMC < 30 și fluență în limba germană sau engleză. Participarea va costa: evaluarea condiției fizice (spiroergometrie), evaluarea vârstei biologice, rezultatele analizelor de sânge și o compensație de 200 CHF (inclusiv cheltuielile de călătorie). Locul studiului este Empa, St. Gallen. Procedura include trei vizite (~6 ore în total): screening; vizita principală cu exerciții de ciclism la încălzire ușoară și pauze (se măsoară transpirația, în timp ce parametrii sunt înregistrați cu senzori neinvazivi); o vizită finală scurtă pentru a verifica îndepărtarea capsulei senzorului pentru monitorizarea temperaturii „nucleului”. Datele sunt confidențiale; participanților nu li se promite niciun beneficiu medical.

De ce să transpiri?

Transpirația este o „fereastră” către metabolism: conține electroliți, metaboliți, markeri de inflamație și stres, care pot fi măsurați continuu și fără ace. Spre deosebire de testele de sânge episodice, transpirația provenită de la senzorii purtabili oferă dinamică - modul în care organismul reacționează la un stimul (căldură, sarcină) și cât de repede se recuperează. Pentru o „ceas de vârstă”, nu este important doar „câte” molecule sunt prezente la un moment dat, ci și profilul de răspuns: amplitudinea, viteza și forma curbei de recuperare. Împreună cu ritmul cardiac, respirația și temperatura centrală, aceasta se transformă într-un „portret” digital al rezilienței - cheia unui tratament personalizat.

Ce se măsoară mai exact și cum se interpretează?

În pilot, echipa compară:

• Moleculele din transpirație: un nou set de biomarkeri candidați ai vârstei biologice și ai răspunsului la stres.
• Fiziologie: Ritm cardiac, respirație, temperatură centrală (prin intermediul capsulei senzoriale înghițite), parametri cutanați.
• Rezistență și „rezistență la căldură”: ciclism și recuperare controlate termic.
  Datele sunt apoi combinate într-un model de rezistență la îmbătrânire, validat pe grupe de vârstă și pe perioade repetate. Scopul este un instrument cu valoare adăugată clinică, ușor de utilizat și de înțeles pentru medici.

Unde poate fi util acest lucru mâine

• Planificarea intervenției. Evaluarea vârstei și a rezervei „fiziologice” înainte de intervenția chirurgicală sau terapie intensivă pentru a doza mai precis riscul.
• Reabilitare și medicină sportivă. Monitorizarea rezilienței în timp, ajustarea încărcărilor la timp și monitorizarea suprasolicitării.
• Geriatrie și boli cronice: Identificarea „lacunelor” în reziliență cu mult înainte de evenimentele clinice și personalizarea tratamentului.

Pe scurt - principalul lucru

• AGE RESIST caută biomarkeri ai vârstei biologice și ai rezistenței în transpirație și antrenează senzori portabili să îi „citească” continuu.
• Proiectul este condus de ETH Zürich, Empa, Caltech și Clinicile din Basel și este finanțat de SNSF. Scopul este un „ceas” specific vârstei pentru medicina personalizată.
• În cadrul proiectului pilot - 3 vizite, încărcare ciclică la temperatură ușoară, capsulă senzorială pentru temperatura centrală, compensare 200 CHF.

Sursă: Pagina Empa despre proiectul AGE RESIST.