Jak określić wiek biologiczny i odporność na stres za pomocą analizy potu

Wiek chronologiczny niewiele mówi o rzeczywistym stanie organizmu: dwie osoby w tym samym wieku mogą się radykalnie różnić pod względem wytrzymałości, ryzyka i reakcji na leczenie. Zespół złożony z Politechniki Federalnej w Zurychu, Empa, Caltech i Szpitala Uniwersyteckiego w Bazylei rozpoczyna projekt AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT): naukowcy chcą dowiedzieć się, jak dokładnie i łatwo oceniać wiek biologiczny i „odporność” (odporność na stres i obciążenie) na podstawie cząsteczek zawartych w pocie, które są stale rejestrowane przez noszone czujniki. Celem jest przekształcenie złożonych paneli laboratoryjnych w wygodny „zegar wieku” na skórze, aby spersonalizować decyzje medyczne i ograniczyć skutki uboczne leczenia. Projekt jest finansowany przez Szwajcarską Narodową Fundację Nauki (SNSF).

Tło badania

Wiek kalendarzowy (chronologiczny) jest słabym predyktorem rzeczywistego stanu organizmu – wytrzymałości, podatności na choroby i tolerancji leczenia. Dlatego w ostatnich latach dynamicznie rozwijają się biologiczne „zegary” wieku. Wiele z nich opiera się jednak na kosztownych panelach laboratoryjnych (krew, „omika”), daje wyniki epizodycznie i nie zawsze wykazują kliniczną wartość dodaną. W tym kontekście projekt AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, Szpital Uniwersytecki w Bazylei) oferuje inne rozwiązanie: poszukiwanie nowych biomarkerów w pocie i ich ciągły odczyt za pomocą noszonych czujników, aby ocenić nie tylko „wiek”, ale także odporność – odporność na stres i tempo regeneracji. To podejście „zegarowe” jest pomyślane jako narzędzie personalizacji terapii: dobór intensywności interwencji do rzeczywistego stanu fizycznego pacjenta, a tym samym ograniczenie skutków ubocznych. Projekt jest finansowany przez Szwajcarską Narodową Fundację Nauki (SNSF).

Po co pot? Zapewnia wygodny wgląd w fizjologię: elektrolity, metabolity, markery stresu i stanu zapalnego, które można mierzyć bez użycia igieł i w czasie rzeczywistym. Platformy interfejsów skórnych poczyniły w ostatnich latach ogromne postępy, oferując elastyczne łatki elektrochemiczne, kolektory mikroprzepływowe i wielogodzinne czujniki zdolne do śledzenia dynamiki analitów, a nie tylko wartości statycznych. Jest to istotne dla odporności: przewidywane są nie tyle stężenia bezwzględne, co profil reakcji na ciepło/obciążenie i kształt „krzywej regeneracji” w powiązaniu z tętnem, oddechem i temperaturą wewnętrzną.

W projekcie AGE RESIST ta idea jest wdrażana w życie: zespół opracowuje przenośny czujnik potu, testuje prototypy w komorze klimatycznej i łączy sygnały molekularne z danymi fizjologicznymi (tętno, częstość oddechów, temperatura ciała itp.), aby wytrenować model relacji wiek-odporność. Projektem kieruje Noé Brasier (ETH Zürich); ze strony Empa, Simon Annaheim kieruje działem sensoryki. Oczekiwanym rezultatem jest wygodna „skala wieku” dla kliniki, pomagająca w planowaniu leczenia i rehabilitacji w oparciu o wiek fizjologiczny, a nie wiek paszportowy.

Kontekst jest szerszy niż jeden projekt: klasyczne „zegary” – epigenetyczne, transkryptomowe i proteomiczne – rozwijają się dynamicznie, ale w latach 2024–2025 aktywnie dyskutuje się o ich ograniczeniach i możliwościach „rekalibracji” (zależności od składu komórek krwi, rekonfiguracji modeli dla różnych populacji, możliwości ich przenoszenia do kliniki). Idea „zegarów” potowych/noszonych na ciele, po raz pierwszy systematycznie zaproponowana w agendzie akademickiej w 2023 roku, wypełnia lukę między biomarkerami laboratoryjnymi a codziennym monitorowaniem: dąży do uchwycenia dynamicznego aspektu starzenia się – zdolności systemu do reagowania na wyzwania i regeneracji.

Jak to będzie działać

Naukowcy opracowują przenośny czujnik potu, który jednocześnie odczytuje nowe biomarkery molekularne i łączy je z parametrami fizjologicznymi (tętno, częstość oddechów, temperatura ciała itp.). Według Simona Annaheima z laboratorium Biomimetic Membranes and Textiles (Empa), precyzja czujników skórnych pozwala na ciągłe i wiarygodne pozyskiwanie danych o stanie organizmu. Zespół testuje prototypy w komorze klimatycznej, w której możliwe jest dozowanie ciepła i obciążenia. Na podstawie tych strumieni danych zostanie wytrenowany algorytm „mechanizmu zegarowego”, który powiąże zdolność radzenia sobie z obciążeniem i regeneracją z wiekiem biologicznym i odpornością.

Kto stoi za tym projektem i co on zmieni?

Inicjatorem projektu jest dr Noé Brazier (ETH Zürich, Instytut Medycyny Translacyjnej); w projekcie uczestniczą specjaliści kliniczni, sensoryczni i materiałoznawcy z ETH, Empa, Caltech i szpitali w Bazylei. Jeśli „zegarek” wykaże powtarzalność i wartość predykcyjną, będzie mógł zostać wykorzystany do doboru intensywności terapii i rehabilitacji na podstawie „fizjologicznego” wieku, a nie paszportu – od onkologii i kardiologii po ortopedię i geriatrię. W idealnym przypadku zmniejsza to „nadmierne leczenie”, skutki uboczne i utratę szans na terminową interwencję.

Rekrutacja wolontariuszy: czego doświadczą uczestnicy

Rekrutacja do badania pilotażowego jest obecnie w toku. Poszukujemy mężczyzn i kobiet chętnych do odbycia około 1 godziny ćwiczeń, w wieku 44-54 lub 60-70 lat, z BMI < 30 i biegłą znajomością języka niemieckiego lub angielskiego. Koszt udziału obejmuje: ocenę sprawności fizycznej (spiroergometria), ocenę wieku biologicznego, wyniki badań krwi oraz zwrot kosztów w wysokości 200 CHF (w tym koszty podróży). Ośrodek badawczy to Empa w St. Gallen. Procedura obejmuje trzy wizyty (łącznie około 6 godzin): badanie przesiewowe; wizytę główną z jazdą na rowerze z łagodnym nagrzewaniem i przerwami (pobierana jest ilość potu, a parametry są rejestrowane za pomocą nieinwazyjnych czujników); ostatnią krótką wizytę w celu sprawdzenia usunięcia kapsuły czujnika do monitorowania temperatury „rdzenia”. Dane są poufne; uczestnikom nie gwarantuje się żadnych korzyści medycznych.

Po co się pocić?

Pot jest „oknem” na metabolizm: zawiera elektrolity, metabolity, markery stanu zapalnego i stresu, które można mierzyć w sposób ciągły i bez użycia igieł. W przeciwieństwie do epizodycznych badań krwi, pot z noszonych czujników dostarcza informacji o dynamice – jak organizm reaguje na bodziec (ciepło, obciążenie) i jak szybko się regeneruje. W przypadku „monitora wieku” ważna jest nie tylko liczba cząsteczek, ale także profil reakcji: amplituda, szybkość i kształt krzywej regeneracji. W połączeniu z tętnem, oddechem i temperaturą wewnętrzną, tworzy to cyfrowy „portret” odporności – klucz do spersonalizowanego leczenia.

Co dokładnie mierzymy i jak to interpretujemy?

W odcinku pilotażowym zespół porównuje:

• Cząsteczki w pocie: nowy zestaw potencjalnych biomarkerów wieku biologicznego i reakcji na stres.
• Fizjologia: tętno, oddychanie, temperatura głęboka (mierzona za pomocą połkniętej kapsułki sensorycznej), parametry skóry.
• Wytrzymałość i „odporność na ciepło”: cykle i regeneracja kontrolowane termicznie.
  Dane są następnie łączone w model odporności na starzenie, który jest weryfikowany w różnych grupach wiekowych i powtórzeniach. Celem jest stworzenie narzędzia o klinicznej wartości dodanej, łatwego w użyciu i zrozumiałego dla klinicystów.

Gdzie to może się przydać jutro

• Planowanie interwencji. Ocena „fizjologicznego” wieku i rezerwy przed operacją lub intensywną terapią w celu dokładniejszego oszacowania ryzyka.
• Rehabilitacja i medycyna sportowa. Monitoruj wytrzymałość w czasie, dostosowuj obciążenia w czasie i monitoruj przeciążenia.
• Geriatria i choroby przewlekłe: Identyfikuj „luki” w odporności na długo przed wystąpieniem zdarzeń klinicznych i personalizuj leczenie.

Krótko mówiąc - najważniejsze

• AGE RESIST poszukuje biomarkerów wieku biologicznego i odporności w pocie i uczy czujniki noszone na ciele, aby mogły je „odczytywać” w sposób ciągły.
• Projekt jest prowadzony przez ETH Zürich, Empa, Caltech i Basel Clinics, a finansowany przez SNSF. Celem jest opracowanie „zegara” dla medycyny spersonalizowanej, dostosowanego do wieku.
• W ramach pilotażu - 3 wizyty, cykliczne obciążenie przy łagodnym cieple, kapsułka sensoryczna do pomiaru temperatury rdzenia, kompensacja 200 CHF.

Źródło: strona Empa o projekcie AGE RESIST.