Компания Insilico Medicine в сотрудничестве с учеными из Канады, Южной Кореи и Дании провела исследования использования алгоритма искусственного интеллекта для определения биологического возраста в разных популяциях. Результаты опубликованы в журнале Journal of Gerontology

Не знаю как мужчины, а женщины очень восприимчивы ко всему, что связано с возрастом. Сначала они густо красятся, чтобы выглядеть старше. Потом отслеживают первые морщинки, чуть позже — их глубину. Потом стараются доверчиво относиться к комплиментам: «О, никогда бы не подумал, что твоя дочь такая взрослая!» А еще через некоторое время могут воспринять и как скрытую издевку слова «ни за что тебе не дашь шестьдесят». Но уже ближе к этому возрасту женщину и, наверное, мужчину больше интересует не внешний возраст, не лицо и экстерьер в целом, а внутренний возраст организма.

 В начале 2016 года Insilico Medicine по договоренности с компанией «Инвитро» получила доступ к огромной базе анонимных данных о биохимическом составе крови относительно здоровых людей разного возраста.

Ученые уже много лет занимаются тем, что называется маркерами старения. Отдельными маркерами могут считаться емкость легких, жесткость стенок сосудов, изменения тканей кожи, содержание различных белков в крови, которые показывают, к примеру, воспалительные процессы, а также активность тех или иных генов. В общем, таких маркеров, ассоциированных со старением, насчитывают несколько сотен. Но в одиночку каждый из них практически ничего не говорит о процессе старения и текущем биологическом возрасте человека. Компания Insilico Medicine, специализирующаяся на теме старения, активного долголетия и поиска геропротекторов, зарегистрированная в Балтиморе в 2014 году и состоящая в основном из российских ученых и программистов, решила с помощью искусственного интеллекта (ИИ) определять биологический возраст человека. Этому посвящен один из проектов компании — Aging.AI.

Особенности национального старения

В начале 2016 года Insilico Medicine по договоренности с компанией «Инвитро» получила доступ к огромной базе анонимных данных о биохимическом составе крови относительно здоровых людей разного возраста. Эти данные использовались для обучения глубоких нейронных сетей с тем, чтобы созданный с помощью этих самообучающихся сетей алгоритм смог предсказывать биологический возраст человека. Для посторонних проект выглядел, с одной стороны, как игра: по указанным на сайте Aging.AI параметрам анализа крови любой человек мог узнать свой возраст; с другой — как мониторинг биологического возраста. Особенно это интересовало людей, принимающих различные препараты в качестве «геропротекторов».Полина Мамошина, ведущий специалист Insilico Medicine

Ученые же и программисты Insilico вели научные исследования, отрабатывая алгоритмы на разных группах людей. Сначала параметров анализа крови набиралось около сорока, в последней версии остановились на 18 параметрах биохимического анализа крови, в частности на альбумине, глюкозе, холестерине, с учетом пола человека. До последней версии шли почти два года, поскольку почти сразу выяснилось, что составленный для восточноевропейцев алгоритм плохо работает на азиатах. «Поэтому мы предприняли исследования на нескольких разных популяциях, — рассказывает ведущий специалист Insilico Medicine Полина Мамошина. — Мы работали в сотрудничестве с учеными из Канады, Южной Кореи, Дании (Gachon University Gil Medical Center, Incheon, South Korea; University of Lethbridge, Canada; Center for Healthy Aging, Department of Cellular and Molecular Medicine, University of
Copenhagen, Denmark)». Ученые поставили перед собой ряд задач: во-первых, натренировать алгоритм на определенных популяциях и сделать для них свои маркеры, во-вторых, натренировать искусственный интеллект так, чтобы сделать универсальный алгоритм для всех популяций.

 В самом начале выяснилось, что созданный на основе имеющихся данных восточноевропейский алгоритм давал значительное отклонение при определении биологического возраста жителей Южной Кореи

В самом начале выяснилось, что созданный на основе имеющихся данных восточноевропейский алгоритм давал значительное отклонение при определении биологического возраста жителей Южной Кореи. Они-то, конечно, могли бы радоваться, становясь лет на пятнадцать-двадцать моложе, но ученые понимали, что нужно искать новые подходы. Пришлось проводить длительные исследования, выискивая наиболее важные параметры для каждой популяции. «В общем, это может показаться довольно простой и рутинной работой, однако способ довольно элегантный, а главное, универсальный, — рассказывает Полина. — Мы меняли значения, к примеру, альбумина, и смотрели, как это отразится на результате. Если влияние изменения этого параметра было сильным, значит, он важен для конкретной популяции. Потом мы брали следующий параметр, и так все восемнадцать плюс еще пол. Причем мы многократно проходили все эти этапы, так что вычисления были масштабными и длительными».

 Наиболее важным параметром для канадцев оказалось значение глюкозы, для восточноевропейцев — альбумина, для южнокорейцев — натрия. Пока ответить на вопрос, почему для разных популяций важны те или иные параметры, сложно

В принципе, можно предположить, что глюкоза и холестерин у пожилых людей будут выше, но простой линейной зависимости между возрастом и биохимическими значениями нет. Поэтому используются глубокие нейронные сети, которые в процессе многоступенчатых преобразований вводимых значений параметров крови и пола выводят биологический возраст. В исследованиях на разных популяциях выяснилось, что наиболее важным параметром для канадцев оказалось значение глюкозы, для восточноевропейцев — альбумина, для южнокорейцев — натрия. Пока ответить на вопрос, почему для разных популяций важны те или иные параметры, сложно. Возможно, это выяснится в дальнейших исследованиях. По словам Полины Мамошиной, еще более ранние исследования в Казахстане показывали важность такого параметра, как щелочная фосфотаза. Возможно, это связано с национальными особенностями питания — потреблением большого количества жиров и мясных белков, более активной работы соответствующих ферментов.

Тренировка универсального алгоритма

Партнеры из канадского университета предоставили большую базу данных, часть которых относилась к уже умершим людям. По этой выборке можно было отследить и такую корреляцию, как биологический возраст и продолжительность жизни. Результат был ожидаемым: там, где биологический возраст был выше хронологического, продолжительность жизни была много меньше, чем у тех, кто биологически был моложе.

Итогом исследований стали как алгоритмы, настроенные на конкретные популяции, так и универсальный алгоритм, который одинаково хорошо предсказывает биологический возраст для разных популяций. Результаты этих исследований были опубликованы в журнале Journal of Gerontology.

 С помощью нейронных сетей в компании было выявлено около 800 молекул, потенциально перспективных для замедления старения и для терапии возрастзависимых заболеваний

По словам Полины Мамошиной, это только начало реализации их планов. Сейчас Insilico Medicine договаривается о партнерстве с разными группами исследователей из разных стран, чтобы продолжить эту работу, то есть натренировать алгоритмы для более широкого круга популяций и затем снова тренировать универсальный алгоритм. Это даст основу для широкого круга исследований, в которых можно будет отслеживать влияние различных составляющих образа жизни. К примеру, как на биологический возраст влияет курение, потребление алкоголя или средиземноморская диета, которую называют диетой долгожителей; как сказываются специально составленные персонализированные диеты, как отражаются интенсивные занятия спортом или умеренные физические нагрузки. И, наконец, как на внутренний возраст влияет прием специальных препаратов, которые предположительно замедляют старение.

Сама Insilico Medicine активно занимается поиском таких геропротекторов. С помощью нейронных сетей в компании было выявлено около 800 молекул, потенциально перспективных для замедления старения и для терапии возрастзависимых заболеваний. Insilico Medicine вступает в партнерства по использованию этих молекул как с представителями биг фармы, в частности с GlaxoSmithKline, так и с компаниями — производителями витаминов и биодобавок. Совместно с американской Life Extension уже выпущены два геропротектора — Ageless Cell и Longevity.AI. И у потребителей этих препаратов есть возможность отслеживать их влияние по своим биологическим часам.

Источник:  stimul.online