• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
30.07.2024, 11:41
Сколтех
211

В Сколтехе рассчитали погрешность в измерении клеточного омоложения

❋ 4.5

Ученые из Сколтеха показали непригодность широко используемого класса моделей под общим названием «часы старения» для оценки эффективности перепрограммирования клеток — радикального омоложения ткани в живом организме.

«Часы старения» / © Сгенерировано нейросетью Kandinsky 3.1, отредактировано Николаем Посунько, PR-служба Сколтеха

В своей статье в журнале Aging Cell исследователи обосновали необходимость разработки таких часов старения, которые бы отражали погрешность оценки возраста той или иной клетки. Подобное изменение может привести к более сдержанным выводам о результативности омоложения, зато эти оценки будут больше соответствовать действительности.

Часы старения — группа моделей машинного обучения, которые широко применяются в науке о старении и поиске средств омоложения живой ткани. Они оценивают биологический возраст человека по результатам анализа крови, продвинутых генетических тестов и других исследований. Это делает часы старения ключевым инструментом для проверки эффективности разного рода воздействий, которые, как предполагается, могут омолаживать клетки.

В числе таких подходов к омоложению — перепрограммирование клеток, о котором много говорят последние годы. Реализовать его можно, например, так. Безвредный вирус доставляет в клетку фрагмент РНК с четырьмя генами — так называемыми факторами Яманаки. Они служат инструкцией для сборки определенных белков клеточными машинами, называемыми рибосомами.

Собранные белки, в свою очередь, отправляются в ядро клетки и активируют четыре «омолаживающих» гена в ее ДНК. Эти гены, как было показано как минимум для одного типа клеток кожи, заставляют клетку в течение нескольких недель преобразовываться в стволовую клетку. И эта перестройка, даже будучи не доведенной до конца, отматывает назад возраст клетки, о чем свидетельствуют показания часов старения.

Такое омоложение объясняется усилением сразу нескольких процессов по мере превращения клетки в стволовую. Лизосомы захватывают и разбирают на «запчасти» ненужные и поврежденные компоненты клетки. Исправляются однобуквенные ошибки в коде ДНК. Сокращается выброс иммунных агентов, вызывающих воспаление. Клетка снова начинает делиться.

Иными словами, уже ясно, что этот и другие методы омоложения могут работать, но их эффективность необходимо проверять и сравнивать. Для этого часто используются часы старения: они позволяют оценить возраст клетки до и после предполагаемого омоложения и вычесть одно из другого. Но достаточно ли точны для этого наши часы старения?

В опубликованной 28 июля в журнале Aging Cell статье ученые Сколтеха приводят оценку погрешности, присущей всем существующим на сегодняшний день часам старения. Авторы делают вывод, что погрешность слишком высока, чтобы применять этот инструмент для проверки омолаживающего воздействия перепрограммирования клеток.

Часы старения, как правило, решительно подтверждают эффект перепрограммирования и выдают близкие к нулю, а то и отрицательные оценки возраста омоложенных клеток. Подвох в том, что в основе часов лежат модели, которые обучают на данных по обыкновенным клеткам разного возраста, не подвергавшимся таким радикальным воздействиям, как, например, факторы Яманаки. Из-за этого страдает надежность модели применительно к искусственно омоложенным клеткам.

«Я часто провожу аналогию с нейросетью, которая различает фотографии кошек и собак. Ее обучили на огромном массиве данных, и она генерирует почти безошибочные догадки. Но если показать ей мультяшную кошку или собаку, такой вопрос выходит за рамки ее компетенции. Модель может угадать и тут, но работа вне сферы применимости сопряжена с резким ростом неопределенности, — объясняет первый автор исследования, аспирант программы „Науки о жизни“ Сколтеха Дмитрий Крюков. — А если пойти дальше и предложить модели фото дивана, например, система все равно скажет „кот“ или „пес“, потому что других вариантов у нее нет. Разумеется, погрешность такого предсказания столь велика, что смысла в нем мало».

По словам ученого, факторы Яманаки и подобные агенты оказывают столь сильное воздействие на клетку, что оценка ее возраста после омоложения оказывается вне компетенции часов старения. Иногда их применение даже к не омоложенным клеткам сопряжено с высокой степенью неопределенности. Например, если модель обучалась на одном этносе, а применяется к представителям другого, погрешность оценки возраста может вырасти, например, с года до нескольких лет. По той же логике неопределенность после омоложения клетки возрастает настолько, что дальнейшие выводы относительно методов перепрограммирования теряют убедительность.

«Мы предлагаем встраивать в часы старения механизм учета неопределенности, чтобы алгоритм сам оговаривал, насколько надежна его оценка в каждом конкретном случае. Тогда будет ясно, какие выводы делать разумно, а какие нет», — пояснила руководитель исследования, доцент Центра молекулярной и клеточной биологии Сколтеха Екатерина Храмеева.

По словам ученой, обнаруженные ограничения часов старения подталкивают к поиску альтернативных путей оценки биологического возраста. «Традиционные часы старения предсказывают, сколько лет прожил владелец клетки, — добавила она. — А можно вместо этого создать модель, которая бы предсказывала, сколько лет ему осталось жить». Звучит страшновато, зато при наличии достаточных данных такой алгоритм справился бы со сравнением эффектов разных омолаживающих агентов.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
18 июля, 13:46
Росатом

В музее «Атом» на ВДНХ в Москве 16 июля 2025 года подписали соглашение о вступлении Института ядерной физики Академии наук Республики Узбекистан (ИЯФ АН РУз) в Консорциум многоцелевого исследовательского реактора четвертого поколения МБИР.

18 июля, 12:44
ПНИПУ

Борщевик занимает почти 300 тысяч гектаров в 39 регионах России. Известно о 12 нижегородцах, восьми петербуржцах и двух москвичах, пострадавших от вредителя этим летом. У некоторых ожоги составляют от 30 до 80% тела. На этой неделе Госдума приняла закон и обязала землевладельцев бороться с этим опасным растением. Но, помимо борщевика, есть и другие часто встречающиеся и почти настолько же токсичные представители флоры, о которых мы почти ничего не знаем. Ученые Пермского Политеха рассказали, можно ли прикасаться к борщевику ночью, как безобидный ландыш может привести к летальному исходу, а чистотел к отказу почек, и что будет если съесть мед, собранный с ядовитых растений.

18 июля, 11:48
Юлия Тарасова

Не секрет, что занятия спортом под музыку приятнее и помогают повысить продуктивность тренировок. В новом исследовании итальянские ученые на примере силовых упражнений показали, какая именно музыка лучше подходит для таких целей.

15 июля, 11:00
НИУ ВШЭ

В Институте искусственного интеллекта и цифровых наук ФКН НИУ ВШЭ предложили новый подход, основанный на современных методах машинного обучения, для определения генетического происхождения человека. Графовые нейросети позволяют с высокой точностью различать даже очень близкие популяции.

18 июля, 13:46
Росатом

В музее «Атом» на ВДНХ в Москве 16 июля 2025 года подписали соглашение о вступлении Института ядерной физики Академии наук Республики Узбекистан (ИЯФ АН РУз) в Консорциум многоцелевого исследовательского реактора четвертого поколения МБИР.

15 июля, 17:00
Игорь Байдов

Летние дни считаются самыми длинными. Но в 2025 году астрономы фиксируют неожиданный парадокс: некоторые июльские и августовские дни стали и станут самыми короткими за долгое время. Неужели время действительно начало бежать быстрее? Ответ кроется в таинственном ускорении вращения нашей планеты, которое заставляет полные сутки «сжиматься» на драгоценные миллисекунды.

25 июня, 15:19
ФизТех

Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.

2 июля, 11:17
Юлия Тарасова

Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.

12 июля, 22:10
Редакция Naked Science

Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Закрыть
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно