Биологи научились определять возраст человека по его микробиому

Ученые из Университета Калифорнии в Сан-Диего (США) выяснили, как, используя образец микрофлоры человека, можно определить его возраст с помощью методики машинного обучения, разработанной в сотрудничестве с компанией IBM в рамках программы IBM AI Horizons. Исследование опубликовано в журнале mSystems.

Как объясняют авторы работы, давно известно, что микробиом кишечника человека имеет свойство меняться с течением времени, но роль всей совокупности микробов, живущих в организме, их способность отражать возраст или влиять на процесс старения ранее не были достаточно изучены. В исследовании 2014 года другая научно-исследовательская группа — из Вашингтонского университета — сравнила возраст, который предсказали по анализу кала, с фактическим возрастом детей, у которых отмечался недостаток массы тела в первые месяцы жизни. Тогда ученые отметили, что разница между настоящим и «микробным возрастом» отображала уровень развития детей и в некоторых случаях говорила о риске развития аутизма.

В новом же исследовании биологи из Калифорнийского университета решили рассмотреть этот фактор в контексте взрослых людей и микробов, которые живут как в кишечнике, так и в ротовой полости или на коже (на руках и лице). В исследовании были использованы 4434 образца кала жителей США и Китая, 2550 образцов слюны людей из США, Канады, Великобритании и Танзании, а также 1975 образцов микрофлоры кожи американцев и англичан.

Анонимных участников исследования разделили на несколько групп, в целом их возраст варьировался от 18 до 90 лет, а индекс массы тела — от 18,5 до 30. Все они не имели воспалительных заболеваний кишечника или диабета, не принимали антибиотики как минимум за месяц до сдачи анализов, кроме того, среди них не было беременных, инвалидов или тяжелобольных.  

Результаты показали, что точнее всего возраст человека показывают микробы, которые живут на коже: прогноз оказался верным с точностью до 3,8 года. В то же время образцы микрофлоры, взятые с помощью мазка изо рта, справились с определением возраста с точностью до 4,5 года, а анализ кала на микрофлору кишечника демонстрировал показатель в 11,5 года. Как оказалось, микробы из полости рта или кишечника людей 18-30 лет были разнообразнее и многочисленнее, чем микробы пожилых (от 60 лет и старше).

Помимо этого, исследовательская группа обнаружила различия в микрофлоре кишечника мужчин и женщин, при этом микробы, живущие на коже или в ротовой полости, от пола не зависели. В целом микробиом кожи и во рту с возрастом у всех людей менялся одинаково и последовательно, а вот микрофлора кишечника у каждого человека была индивидуальной.

«Обнаруженная возможность соотносить микрофлору человека с возрастом поможет продвинуть будущие исследования той роли, которую микробы играют в процессе старения и возрастных заболеваниях, и позволит нам лучше тестировать препараты, которые замедляют старость», — рассказал один из авторов работы Чжэньцзян Сюй.

Итоговая цель исследования — создать аналогичные алгоритмы для поиска связи микробиома, например, с аутоиммунными воспалениями. Новый подход может заложить основу для создания неинвазивного теста микрофлоры, который поможет клиницистам лучше диагностировать или оценивать риск того или иного заболевания у пациента.