SĂNĂTATE. O echipă de cercetători din Japonia a folosit inteligența artificială pentru a căuta mecanismele genetice care se află în spatele îmbătrânirii celulelor stem din sânge. Analiza a restrâns milioane de posibilități la un număr mic de gene candidate, iar experimentele ulterioare au indicat Pbx1 drept unul dintre factorii importanți în transformările produse de îmbătrânire.
Cercetarea a fost realizată de oamenii de știință de la Universitatea Tohoku și publicată în revista Science Advances.
Ce se schimbă în celulele stem odată cu vârsta
Celulele stem hematopoietice se află în principal în măduva osoasă și au rolul de a produce celulele sanguine de care organismul are nevoie pe tot parcursul vieții: globule roșii, globule albe și trombocite.
Odată cu înaintarea în vârstă, aceste celule nu dispar neapărat. Dimpotrivă, numărul lor poate crește, însă capacitatea de a produce un sistem sanguin echilibrat se reduce.
Cercetătorii au observat că celulele stem îmbătrânite tind să producă mai puține globule roșii și limfocite și să se orienteze mai mult către formarea trombocitelor. Astfel de modificări pot fi asociate cu anemia, scăderea funcției imunitare, formarea cheagurilor și anumite boli ale sângelui.
AI a redus lista la 143 de gene
Pentru a identifica factorii care ar putea controla aceste schimbări, cercetătorii au apelat la Geneformer, un model de inteligență artificială antrenat pe date provenite de la aproximativ 30 de milioane de celule.
Modelul a fost apoi adaptat cu informații provenite de la aproximativ 160.000 de celule stem și celule progenitoare hematopoietice, atât tinere, cât și îmbătrânite.
AI-ul a identificat 143 de gene candidate care ar putea determina trecerea celulelor tinere către un comportament asemănător celui observat la celulele îmbătrânite. Cercetătorii au verificat apoi aceste rezultate prin mai multe experimente biologice.
Pbx1 a ieșit în evidență
În urma testelor, cercetătorii au identificat Pbx1, un factor de transcripție care controlează activitatea altor gene, drept un punct important al rețelei genetice asociate îmbătrânirii celulelor stem hematopoietice.
Atunci când activitatea Pbx1 a fost crescută în celule stem tinere, acestea au început să prezinte mai multe dintre caracteristicile celulelor îmbătrânite.
În experimentele efectuate pe șoareci, celulele modificate au produs mai puține globule roșii și au prezentat o orientare mai mare către producerea trombocitelor. Cercetătorii au indicat și o posibilă legătură cu reprimarea genei Gata1, implicată în dezvoltarea celulelor roșii.
Îmbătrânirea nu înseamnă doar pierderea funcțiilor
Una dintre concluziile cercetării schimbă perspectiva asupra modului în care sunt privite celulele stem îmbătrânite.
Acestea nu par să fie pur și simplu versiuni mai slabe ale celulelor tinere. Potrivit cercetătorilor, ele intră într-o stare biologică distinctă și stabilă, caracterizată de propriile modificări și tendințe.
Acest lucru ar putea explica de ce simpla creștere a numărului de celule stem nu este suficientă pentru a restabili producția de sânge la nivelul întâlnit în tinerețe.
Descoperirea ar putea ajuta cercetarea unor boli asociate vârstei
Identificarea Pbx1 oferă cercetătorilor o nouă direcție pentru studierea procesului de îmbătrânire a sistemului hematopoietic.
În viitor, mecanismul ar putea fi investigat în legătură cu anemia, tromboza, hematopoieza clonală și cancerele sângelui, dar și în contextul transplanturilor de celule stem sau al refacerii sistemului sanguin după chimioterapie.
Deocamdată, însă, rezultatele nu înseamnă că există un tratament capabil să „întinerească” sângele. Cercetarea a fost realizată prin analize celulare și experimente pe animale, iar oamenii de știință trebuie să stabilească dacă mecanismul identificat funcționează în același mod și la oameni.
În concluzie, inteligența artificială a fost folosită ca instrument pentru a restrânge enorm căutarea, iar experimentele de laborator au indicat Pbx1 ca un factor important într-unul dintre mecanismele care modifică celulele stem din sânge odată cu înaintarea în vârstă.
