Ricerche

Un nuovo studio condotto da scienziati di Stanford dimostra un modo semplice di studiare l'invecchiamento degli organi, analizzando proteine distinte, o insiemi di esse, nel sangue, consentendo di prevedere il rischio di malattie degli individui.

Come qualsiasi tipica auto o casa o società, il ritmo con cui le varie parti del nostro corpo cadono a pezzi è diverso da una all'altra.

Uno studio su 5.678 persone, guidato da investigatori di Stanford Medicine, ha dimostrato che i nostri organi invecchiano a tassi diversi, e quando l'età di un organo è particolarmente avanzata rispetto a quella dello stesso organo dei coetanei, la persona che lo possiede ha un rischio più alto sia di malattie associate a quell'organo, sia di morte.

Secondo lo studio, circa 1 over-50 su 5 ragionevolmente sani ha almeno un organo che invecchia a un ritmo fortemente accelerato. Il lato positivo è che può essere possibile che un semplice esame del sangue possa dire quale, se c'è, tra gli organi nel corpo di una persona sta invecchiando rapidamente, guidando interventi terapeutici ben prima che si manifestino sintomi clinici.

"Possiamo stimare l'età biologica di un organo in una persona apparentemente sana", ha affermato l'autore senior dello studio, Tony Wyss-Coray PhD, professore di neurologia. "Ciò, a sua volta, prevede il rischio della persona per una malattia legata a quell'organo".

Hamilton Oh e Jarod Rutledge, dottorandi del laboratorio di Wyss-Coray, sono i primi coautori dello studio, pubblicato online il 6 dicembre su Nature.

Età biologica o cronologica?

"Numerosi studi sono arrivati a un numero singolo che rappresenta l'età biologica degli individui, l'età implicita da una sofisticata serie di biomarcatori, invece della loro età cronologica, il semplice numero di anni passati dalla loro nascita", ha affermato Wys-Coray.

Il nuovo studio ha fatto un ulteriore passo avanti, elaborando numeri distinti per ciascuno degli organi chiave, sistemi o tessuti di organi: cuore, grasso, polmone, sistema immunitario, rene, fegato, muscoli, pancreas, cervello, rete vascolare e intestino.

“Quando abbiamo confrontato per ogni individuo l'età biologica di ciascuno di questi organi con quella dei suoi coetanei in un folto gruppo di persone senza malattie gravi ovvie, abbiamo scoperto che il 18,4% degli over-50 aveva almeno un organo che invecchia molto più rapidamente della media", ha detto Wyss-Coray. "E abbiamo scoperto che questi individui avevano un rischio elevato di malattia in quel particolare organo nei successivi 15 anni".

Solo circa 1 persona su 60 nello studio aveva due organi con un invecchiamento così veloce. "Ma", ha dettoWyss-Coray, "aveva 6,5 volte il rischio di mortalità di chi non aveva alcun organo con invecchiamento pronunciato".

Utilizzando tecnologie disponibili in commercio e un algoritmo progettato da loro, i ricercatori hanno valutato i livelli di migliaia di proteine nel sangue delle persone, determinando che quasi 1.000 di quelle proteine hanno avuto origine all'interno di uno o un altro organo singolo e hanno legato livelli aberranti di quelle proteine all'invecchiamento accelerato degli organi corrispondenti e alla suscettibilità alle malattie e alla mortalità.

Hanno iniziato controllando i livelli di quasi 5.000 proteine nel sangue di poco meno di 1.400 persone sane da 20 a 90 anni di età, ma principalmente nelle fasi medie-avanzate della vita e segnalando tutte le proteine i cui geni erano quattro volte più attivi in un organo rispetto a qualsiasi altro. Hanno trovato quasi 900 di queste proteine specifiche dell'organo, che hanno ridotto a 858 per migliorare l'affidabilità.

Per fare ciò, hanno addestrato un algoritmo di apprendimento automatico a indovinare l'età delle persone in base ai livelli di quelle 5.000 proteine. L'algoritmo cerca di scegliere proteine che si correlano meglio a un tratto di interesse (in questo caso, l'invecchiamento biologico accelerato di una persona o di un particolare organo) chiedendosi, una per una, "questa proteina migliora la correlazione?"

Gli scienziati hanno verificato l'accuratezza dell'algoritmo valutando l'età di altre 4.000 persone che erano in qualche modo rappresentative della popolazione degli Stati Uniti. Quindi hanno usato le proteine che avevano identificato per concentrarsi su ciascuno degli 11 organi che avevano selezionato per l'analisi, misurando i livelli di proteine specifiche dell'organo all'interno del sangue di ciascun individuo.

Anche se c'era una modesta sincronia di invecchiamento tra organi separati nel corpo di ogni persona, i singoli organi di quella persona andavano in gran parte per conto loro nel percorso di invecchiamento.

Age gap dell'organo

Per ciascuno degli 11 organi, il team di Wyss-Coray è arrivato un age gap (divario di età): la differenza tra l'età effettiva di un organo e la sua età stimata in base ai calcoli dell'algoritmo guidati da proteine specifiche dell'organo. I ricercatori hanno scoperto che gli age gap identificati per 10 degli 11 organi studiati (l'unica eccezione era l'intestino) erano associati significativamente a un rischio futuro di morte per ogni causa nel corso degli oltre 15 anni di analisi.

Avere un organo ad invecchiamento accelerato (definito come 1 deviazione standard più elevata dell'età biologica dell'organo calcolata dall'algoritmo rispetto alla media di quell'organo nelle persone della stessa età cronologica) comportava un rischio di mortalità più alto del 15-50% nei successivi 15 anni, a seconda di quale organo era colpito.

Le persone con invecchiamento cardiaco accelerato, ma che all'inizio non mostravano malattie attive o biomarcatori clinicamente anormali, avevano un rischio 2,5 volte più elevato di insufficienza cardiaca rispetto alle persone con cuore invecchiato normalmente, secondo lo studio.

Quelli con cervello 'più vecchio' avevano una probabilità 1,8 volte maggiore di mostrare un declino cognitivo dopo 5 anni rispetto a quelli con cervello 'giovane'. L'invecchiamento accelerato del cervello o della rete vascolare - uno o l'altra - prevedeva il rischio di Alzheimer, come i migliori biomarcatori clinici usati attualmente.

Allo stesso modo c'era una forte associazione tra un punteggio renale di invecchiamento estremo (più di 2 deviazioni standard sopra la norma) con l'ipertensione e il diabete, nonché tra un punteggio cardiaco di estremo invecchiamento con la fibrillazione atriale e l'infarto.

"Se riuscissimo a riprodurre questa scoperta in 50.000 o 100.000 persone", ha detto Wyss-Coray, "significherebbe che monitorando la salute dei singoli organi in persone apparentemente sane potremmo individuare organi che stanno subendo un invecchiamento accelerato nel corpo delle persone e quindi trattarle prima che si ammalino".

Identificare le proteine specifiche dell'organo che indicano meglio il suo invecchiamento eccessivo e, di conseguenza, un rischio elevato di malattia potrebbe anche portare a nuovi obiettivi di farmaci, ha affermato.

Wyss-Coray ha fondato con Oh e Rutledge la società Teal Omics Inc per capire la commerciabilità di queste scoperte, per le quali l'ufficio licenze della Stanford University ha presentato una domanda di brevetto. Allo studio hanno contribuito ricercatori della Washington University, dell'Università della California di San Francisco, dell'Albert Einstein College of Medicine e del Montefiore Medical Center.