כיצד לקבוע גיל ביולוגי ועמידות ללחץ באמצעות ניתוח זיעה

גיל כרונולוגי אומר מעט מאוד על מצב הגוף בפועל: שני אנשים באותו גיל יכולים להיות שונים באופן קיצוני מבחינת סיבולת, סיכונים ותגובה לטיפול. צוות של ETH ציריך, Empa, Caltech ובית החולים האוניברסיטאי של באזל משיק את פרויקט AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT): מדענים רוצים ללמוד כיצד להעריך במדויק ובקלות גיל ביולוגי ו"חוסן" (עמידות ללחץ ומאמץ) על סמך מולקולות בזיעה הנאספות באופן רציף על ידי חיישנים לבישים. הרעיון הוא להפוך פאנלים מעבדתיים מורכבים ל"שעון גיל" נוח על העור כדי להתאים אישית החלטות רפואיות ולהפחית את תופעות הלוואי של הטיפול. הפרויקט ממומן על ידי הקרן הלאומית למדע של שוויץ (SNSF).

רקע המחקר

גיל קלנדרי (כרונולוגי) אינו מנבא טוב את מצב הגוף בפועל - סיבולת, פגיעות למחלות וסבילות לטיפול. זו הסיבה ש"שעוני" גיל ביולוגיים התפתחו במהירות בשנים האחרונות. אך רבים מהם מסתמכים על פאנלים מעבדתיים יקרים (דם, "אומיקס"), נותנים תוצאות באופן אפיזודי ולא תמיד הוכיחו ערך מוסף קליני. על רקע זה, פרויקט AGE RESIST (ETH ציריך, Empa, Caltech, בית החולים האוניברסיטאי באזל) מציע דרך שונה: לחפש סמנים ביולוגיים חדשים בזיעה ולקרוא אותם ברציפות באמצעות חיישנים לבישים כדי להעריך לא רק את "הגיל" אלא גם חוסן - עמידות ללחץ וקצב החלמה. גישת "שעון" זו נתפסת ככלי להתאמה אישית של הטיפול: בחירת עוצמת ההתערבויות למצבו הפיזי בפועל של המטופל ובכך להפחית תופעות לוואי. הפרויקט ממומן על ידי הקרן הלאומית למדע של שוויץ (SNSF).

למה להזיע? זה מספק הצצה נוחה לפיזיולוגיה: אלקטרוליטים, מטבוליטים, סמני לחץ ודלקת שניתן למדוד ללא מחטים ובזמן אמת. פלטפורמות ממשק עור התפתחו באופן דרמטי בשנים האחרונות, עם מדבקות אלקטרוכימיות גמישות, אספני מיקרופלואידים וחיישנים רב-שעתיים המסוגלים לעקוב אחר הדינמיקה של האנליט, לא רק ערכים סטטיים. זה חשוב לחוסן: לא כל כך ריכוזים מוחלטים הם אלה שנחזו, אלא פרופיל התגובה לחום/עומס וצורת "עקומת ההתאוששות" בשילוב עם קצב לב, נשימה וטמפרטורת ליבה.

ב-AGE RESIST, רעיון זה מיושם הלכה למעשה: הצוות מפתח חיישן זיעה נייד, בודק אבות טיפוס בתא אקלים, ומשלב אותות מולקולריים עם פיזיולוגיה (קצב לב, קצב נשימה, טמפרטורת ליבה וכו') כדי לאמן מודל גיל+חוסן. הפרויקט מובל על ידי נואה ברזייה (ETH ציריך); בצד של Empa, סיימון אנהיים אחראי על מחלקת הסנסוריקה. התוצאה הצפויה היא "סולם גיל" נוח למרפאה, המסייע בתכנון טיפול ושיקום על סמך גיל פיזיולוגי ולא גיל דרכון.

ההקשר רחב יותר מפרויקט אחד: "שעונים" קלאסיים - אפיגנטיים, טרנסקריפטומיים, פרוטאומיים - מתפתחים במהירות, אך בשנים 2024-2025 מגבלותיהם ו"כיול מחדש" (תלות בהרכב תאי הדם, הגדרה מחדש של מודלים עבור אוכלוסיות שונות, ניידות למרפאה) נדונות באופן פעיל. רעיון "שעוני הזיעה/לבישים", שהוצע לראשונה באופן שיטתי בסדר היום האקדמי בשנת 2023, פשוט סוגר את הפער בין סמני ביולוגיה במעבדה לניטור יומיומי: הוא מבקש ללכוד את הצד הדינמי של ההזדקנות - יכולתה של המערכת להגיב לאתגר ולהתאושש.

איך זה יעבוד

החוקרים מפתחים חיישן זיעה נייד שקורא בו זמנית סמנים ביולוגיים מולקולריים חדשים ומשלב אותם עם פרמטרים פיזיולוגיים (קצב לב, קצב נשימה, טמפרטורת ליבה וכו'). לדברי סיימון אנהיים ממעבדת הקרומים והטקסטיל הביומימטיים (Empa), הדיוק של חיישני העור מאפשר נתונים רציפים ואמינים על מצב הגוף. הצוות בודק אבות טיפוס בתא אקלים שבו ניתן לווסת חום ועומס. בהתבסס על זרמי נתונים אלה, יאומן אלגוריתם "מכני" המקשר בין היכולת להתמודד עם עומס ולהתאושש לגיל ביולוגי וחוסן.

מי עומד מאחורי הפרויקט ומה הוא ישנה?

היוזמת היא ד"ר נואה ברזייר (ETH ציריך, המכון לרפואה טרנסלציונית); הפרויקט כולל מומחים קליניים, חושיים וחומריים מבתי החולים ETH, Empa, Caltech ובזל. אם ה"שעון" מדגים שחזור וערך ניבוי, ניתן להשתמש בו לבחירת עוצמת הטיפול והשיקום על סמך גיל "פיזיולוגי", ולא על סמך דרכון - מאונקולוגיה וקרדיולוגיה ועד אורתופדיה וגריאטריה. באופן אידיאלי, הדבר מפחית "טיפול יתר", תופעות לוואי והחמצת הזדמנויות להתערבויות בזמן.

גיוס מתנדבים: מה יחוו המשתתפים

גיוס משתתפים למחקר פיילוט נמצא כעת בעיצומו. הם מחפשים גברים ונשים המוכנים להשלים כשעה של פעילות גופנית, בטווח הגילאים 44-54 או 60-70 שנים, עם BMI < 30 ושליטה בגרמנית או אנגלית. עלות ההשתתפות היא: הערכת כושר גופני (ספיארוגרומטריה), הערכת גיל ביולוגי, תוצאות בדיקות דם ופיצוי של 200 פרנק שוויצרי (כולל הוצאות נסיעה). אתר המחקר הוא אמפה, סנט גאלן. ההליך כולל שלושה ביקורים (כ-6 שעות בסך הכל): בדיקות סקר; ביקור עיקרי עם פעילות גופנית ברכיבה על אופניים בחימום עדין והפסקות (מדדי זיעה, תוך רישום פרמטרים באמצעות חיישנים לא פולשניים); ביקור קצר אחרון לבדיקת הסרת קפסולת החיישן לניטור טמפרטורת ה"ליבה". הנתונים חסויים; לא מובטחת תועלת רפואית למשתתפים.

למה להזיע?

זיעה היא "חלון" לחילוף החומרים: היא מכילה אלקטרוליטים, מטבוליטים, סמני דלקת ולחץ, שניתן למדוד אותם באופן רציף וללא מחטים. בניגוד לבדיקות דם אפיזודיות, זיעה מחיישנים לבישים מספקת דינמיקה - כיצד הגוף מגיב לגירוי (חום, עומס) וכמה מהר הוא מתאושש. עבור "שעון גיל", לא רק "כמה" מולקולות בכל פעם חשובות, אלא גם פרופיל התגובה: המשרעת, המהירות והצורה של עקומת ההתאוששות. בשילוב עם קצב הלב, הנשימה וטמפרטורת הליבה, זה הופך ל"דיוקן" דיגיטלי של חוסן - המפתח לטיפול מותאם אישית.

מה בדיוק נמדד וכיצד מפרשים זאת?

בפיילוט, הצוות משווה בין:

• מולקולות בזיעה: קבוצה חדשה של סמנים ביולוגיים מועמדים לגיל ביולוגי ותגובת לחץ.
• פיזיולוגיה: קצב לב, נשימה, טמפרטורת ליבה (דרך קפסולה חושית שנבלעת), פרמטרים של העור.
• סיבולת ו"עמידות בחום": מחזורי כושר והתאוששות מבוקרים תרמית.
  הנתונים מודבקים יחד למודל עמידות לגיל, אשר מאומת על פני קבוצות גיל וחזרות. המטרה היא כלי בעל ערך מוסף קליני, קל לשימוש ולהבנה עבור קלינאים.

איפה זה יכול להיות שימושי מחר

• תכנון התערבות. הערכת הגיל והרזרבה ה"פיזיולוגיים" לפני ניתוח או טיפול נמרץ כדי למנן את הסיכון בצורה מדויקת יותר.
• שיקום ורפואת ספורט. ניטור חוסן לאורך זמן, התאמת עומסים בזמן וניטור עומס יתר.
• גריאטריה ומחלות כרוניות: זיהוי 'פערים' בחוסן הרבה לפני אירועים קליניים והתאמת הטיפול אישית.

בקצרה - העיקר

• מערכת AGE RESIST מחפשת סמנים ביולוגיים של גיל ביולוגי ועמידות בזיעה ומאמנת חיישנים לבישים "לקרוא" אותם ברציפות.
• הפרויקט מובל על ידי ETH ציריך, Empa, Caltech ומרפאות באזל, וממומן על ידי SNSF. המטרה היא "שעון" ספציפי לגיל עבור רפואה מותאמת אישית.
• בפיילוט - 3 ביקורים, עומס מחזורי בחום רך, קפסולה תחושתית לטמפרטורת ליבה, פיצוי 200 CHF.

מקור: העמוד של Empa על פרויקט AGE RESIST.