按你的实际年龄算，你多大了?
研究衰老的科学家们已经开始区分实足年龄:一个人从出生到现在已经有多长时间，以及所谓的生理年龄:身体“衰老”的程度以及离生命终点有多近。
这些研究人员发现了测量生物年龄的方法，从握力到染色体末端保护帽(即端粒)的长度。他们的目标是:建立一套全面的指标，用以预测个人的寿命和健康寿命——他们剩下的健康年数——并阐明与年龄有关的疾病的驱动因素和治疗方法。
由哈佛医学院布拉瓦尼克研究所(Blavatnik Institute at Harvard Medical School)遗传学教授戴维•辛克莱(David Sinclair)领导的一个团队朝着这个目标又迈进了一步，他们开发了两种基于人工智能的时钟，这种时钟使用既定的脆弱指标来衡量老鼠的生理年龄和生理年龄。
“我们正在努力预测老鼠的健康周期，这样我们就可以快速评估延长人类寿命的干预措施的有效性，并在将来的某一天采取同样的措施。”Sinclair说，他是这项研究的资深作者，发表在9月15日的《自然通讯》上。
作者说，这项工作标志着第一次在老鼠的一生中追踪衰弱。
“这需要三年的时间完成一个长寿研究老鼠,看看一个特定的药物或饮食减缓衰老过程,“co-first作者艾丽斯凯恩,哈佛医学院(HMS)研究员在辛克莱遗传学实验室。”预测生物识别技术可以加速的研究表明是否干预可能会工作。”
研究结果
研究小组对60只衰老老鼠进行了一年多的健康跟踪，直到它们自然死亡。健康是通过一套标准的非侵入性测试来衡量的，该测试提供了一个脆弱评分。这类测试首先是针对人类的，然后才应用于老鼠。例子包括行走能力，背部弯曲，听力和视力损失。
然后，研究人员训练了两个计算机模型从鼠标数据中学习。老年病健康时间表，或者叫惊吓时钟，是根据老鼠的虚弱状态来判断其生理年龄的。通过对虚弱和死亡或恐惧的分析，时钟可以预测一只老老鼠还能活多久，最多可以提前一年。这项研究的预测准确到两个月内。
研究人员继续追踪两组老鼠的虚弱程度，在之前的老鼠研究中，两组老鼠接受了可以延长寿命或健康寿命的治疗或饮食。这些时钟准确地预测了每一项干预措施是会提高生物年龄还是会延长寿命。
该实验室为其他研究人员免费提供了这种时钟。
研究人员还发现，衰弱的一些指标比其他指标更符合年龄和寿命。例如，听力损失和颤抖的联系比视力和触须损失更紧密。作者建议在计算生物年龄时给予某些因素更多的权重。
团队选择了模特的名字，因为衰老和死亡对很多人来说是可怕的。
“衰老的许多方面确实是可怕的,我们想要找到方法来预防或逆转他们所以我们都年轻生物停留更长时间,”co-first作者迈克尔·舒尔茨说,哈佛医学院的研究员在辛克莱遗传学实验室。“最近开发的时钟从加州大学洛杉矶分校人类基于DNA甲基化模式叫做GrimAge,所以我们的时钟的名字肯定符合在相同的主题,”他补充道。
限制
这些时钟只在雄性老鼠身上进行了评估。该实验室现在正把研究范围扩大到雌鼠身上。
老鼠不是人;这种时钟还不能用来预测人类健康、生物年龄或寿命。研究人员警告说，人类对健康和疾病有更复杂的生物、生理、行为、环境和社会影响。
由于人类已经存在脆弱指数，原则上，“如果我们有适当的数据集，”舒尔茨说，“开发一个预期寿命时钟就会相对简单”，就像人类的恐惧一样。“然而，据我们所知，目前还没有这么大的纵向数据集，可以追踪60多岁到90多岁的人，以及大量的死亡率随访数据。”
作者说，通过结合分子标记和现有的生理标记，该模型也将得到加强。
“Finding a less expensive or less invasive way to test the molecular underpinnings of physiological signs like gait would help us make earlier and more accurate health span predictions and interventions,” said Schultz.
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团队和其他人继续朝着这个最终目标努力。
“心血管疾病、癌症、糖尿病、神经退化甚至严重的COVID-19等疾病主要影响老年人，”Kane说。“我们想了解衰老过程本身是如何运作的，这样我们就能找到减少所有这些疾病发病率的方法，而不是一次只减少一种。”
这项工作得到了格伦基础医学研究,国立卫生研究院(R37AG028730, R01AG019719, R01DK100263 R01DK090629-08 5 t32gm070449和2 r56ag036712-06a1), HMS的表观遗传学种子格兰特的遗传学(601139 _2018),加拿大卫生研究院的研究(页面表162462)和加拿大心脏与中风基金会(g – 19 – 0026260)。
作者声明，他们并没有根据这项研究申请专利或成立公司。
辛克莱的财务披露可以在这里找到。合著者迈克尔·邦考斯基(Michael Bonkowski)是MetroBiotech and Animal Biosciences的股东，该公司是生命生物科学的一个分支。其他作者没有需要声明的冲突。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://news.harvard.edu/gazette/story/2020/09/machine-learning-models-predict-mice-lifespan/