Hogyan határozzuk meg a biológiai kort és a stressztűrő képességet izzadságelemzéssel?

A kronológiai életkor keveset mond a test tényleges állapotáról: két azonos korú ember radikálisan eltérhet a kitartás, a kockázatok és a kezelésre adott válasz tekintetében. Az ETH Zürich, az Empa, a Caltech és a Bázeli Egyetemi Kórház csapata elindítja az AGE RESIST (AGE óra a SweaT-ben rejlő ellenálló képességhez) projektet: a tudósok meg akarják tanulni, hogyan lehet pontosan és egyszerűen felmérni a biológiai életkort és az „ellenálló képességet” (stresszel és terheléssel szembeni ellenállást) az izzadságban található molekulák alapján, amelyeket viselhető érzékelők folyamatosan gyűjtenek. Az ötlet az, hogy összetett laboratóriumi paneleket egy kényelmes „életkorórává” alakítsanak a bőrön, hogy személyre szabják az orvosi döntéseket és csökkentsék a kezelés mellékhatásait. A projektet a Svájci Nemzeti Tudományos Alapítvány (SNSF) finanszírozza.

A tanulmány háttere

A naptári (kronológiai) kor rosszul jelzi előre a test tényleges állapotát – a kitartást, a betegségekkel szembeni sebezhetőséget és a kezelés toleranciáját. Ezért fejlődtek gyorsan a biológiai kor „órái” az elmúlt években. Sokuk azonban drága laboratóriumi panelekre (vér, „omika”) támaszkodik, epizodikus eredményeket ad, és nem mindig bizonyítottan klinikailag hozzáadott értéket képvisel. Ennek fényében az AGE RESIST projekt (ETH Zürich, Empa, Caltech, University Hospital Basel) egy másik utat kínál: új biomarkerek keresése az izzadságban, és folyamatos leolvasásuk viselhető érzékelőkkel, hogy ne csak az „életkort”, hanem a rugalmasságot – a stresszel szembeni ellenállást és a felépülési sebességet – is felmérjék. Ez az „óra” megközelítés a terápia személyre szabásának eszközeként fogant meg: a beavatkozások intenzitásának a beteg tényleges fizikai állapotához való kiválasztása, ezáltal a mellékhatások csökkentése. A projektet a Svájci Nemzeti Tudományos Alapítvány (SNSF) finanszírozza.

Miért izzadjunk? Kényelmes betekintést nyújt a fiziológiába: elektrolitok, metabolitok, stressz- és gyulladásjelzők, amelyek tűk nélkül, valós időben mérhetők. A bőrinterfész platformok az elmúlt években drámaian fejlődtek, rugalmas elektrokémiai tapaszokkal, mikrofluidikai gyűjtőkkel és többórás érzékelőkkel, amelyek képesek az analit dinamikájának nyomon követésére, nem csak a statikus értékekre. Ez fontos a rugalmasság szempontjából: nem annyira az abszolút koncentrációkat jósolják meg, hanem a hőre/terhelésre adott válasz profilját és a „felépülési görbe” alakját a pulzusszámmal, a légzéssel és a maghőmérséklettel együtt.

Az AGE RESIST projektben ezt az ötletet a gyakorlatba is átültetik: a csapat egy hordozható verejtékérzékelőt fejleszt, prototípusokat tesztel klímakamrában, és molekuláris jeleket kombinál a fiziológiával (pulzusszám, légzésszám, maghőmérséklet stb.) egy életkor+reziliencia modell betanításához. A projektet Noé Brasier (ETH Zürich) vezeti; az Empa oldalán Simon Annaheim felelős a szenzorikai osztályért. A várható eredmény egy kényelmes „életkori skála” a klinika számára, amely segít a kezelés és a rehabilitáció megtervezésében a fiziológiai életkor, nem pedig az útlevélkor alapján.

A kontextus tágabb, mint egyetlen projekt: a klasszikus „órák” – epigenetikusak, transzkriptomikusak, proteomikusak – gyorsan fejlődnek, de 2024-2025-ben aktívan megvitatják korlátaikat és „újrakalibrálásukat” (a vérsejtek összetételétől való függés, a modellek átkonfigurálása különböző populációk számára, klinikai hordozhatóság). Az izzadságvizsgálaton/viselhető „órák” ötlete, amelyet először 2023-ban szisztematikusan javasoltak az akadémiai napirenden, éppen csak áthidalja a laboratóriumi biomarkerek és a mindennapi monitorozás közötti szakadékot: az öregedés dinamikus oldalát kívánja megragadni – a rendszer azon képességét, hogy reagáljon egy kihívásra és regenerálódjon.

Hogyan fog működni

A kutatók egy hordozható verejtékérzékelőt fejlesztenek, amely egyszerre olvassa le az új molekuláris biomarkereket, és kombinálja azokat fiziológiai paraméterekkel (pulzusszám, légzésszám, maghőmérséklet stb.). Simon Annaheim, a Biomimetikus Membránok és Textilek (Empa) laboratóriumának munkatársa szerint a bőrérzékelők pontossága folyamatos, megbízható adatokat biztosít a test állapotáról. A csapat prototípusokat tesztel egy klímakamrában, ahol a hő és a terhelés adagolható. Ezen adatfolyamok alapján egy „óramű” algoritmust fognak betanítani, amely összekapcsolja a terheléssel való megbirkózás és a regenerálódás képességét a biológiai korral és az ellenálló képességgel.

Ki áll a projekt mögött, és mit fog megváltoztatni?

A kezdeményező Dr. Noé Brazier (ETH Zürich, Transzlációs Medicina Intézet); a projektben az ETH, az Empa, a Caltech és a bázeli kórházak klinikai, érzékszervi és anyagspecialistái vesznek részt. Amennyiben az „őrszem” reprodukálhatóságot és prediktív értéket mutat, akkor a terápia és a rehabilitáció intenzitását „fiziológiai” életkor alapján, és nem útlevél alapján lehet kiválasztani – az onkológiától és a kardiológiától az ortopédiáig és a geriátriáig. Ideális esetben ez csökkenti a „túlkezelést”, a mellékhatásokat és az időben történő beavatkozások elszalasztott esélyeit.

Önkéntesek toborzása: Mit fognak tapasztalni a résztvevők?

Jelenleg folyamatban van a toborzás egy pilot tanulmányhoz. Olyan férfiakat és nőket keresnek, akik hajlandóak ~1 óra testmozgást végezni, 44-54 vagy 60-70 év közöttiek, 30-nál kisebb BMI-vel és németül vagy angolul folyékonyan beszélnek. A részvétel költségei: fizikai erőnlét felmérése (spiroergometria), biológiai korfelmérés, vérvizsgálati eredmények és 200 CHF költségtérítés (beleértve az utazási költségeket). A vizsgálat helyszíne Empa, St. Gallen. Az eljárás három látogatást foglal magában (összesen ~6 óra): szűrés; a fő látogatás enyhe melegítéssel és szünetekkel végzett kerékpáros gyakorlattal (izzadságmérés, a paramétereket non-invazív érzékelőkkel rögzítik); egy utolsó rövid látogatás a "mag" hőmérsékletének monitorozására szolgáló érzékelő kapszula eltávolításának ellenőrzésére. Az adatok bizalmasak; a résztvevőknek semmilyen orvosi előnyt nem ígérnek.

Miért izzadsz?

Az izzadság egy „ablak” az anyagcserére: elektrolitokat, metabolitokat, gyulladás- és stresszjelzőket tartalmaz, amelyek folyamatosan és tűk nélkül mérhetők. Az epizodikus vérvizsgálatokkal ellentétben a viselhető érzékelőkből származó izzadság dinamikát biztosít – hogyan reagál a test egy ingerre (hő, terhelés), és milyen gyorsan regenerálódik. Egy „korfigyelő” esetében nemcsak az a fontos, hogy „mennyi” molekula van egyszerre, hanem a válaszprofil is: a regenerálódási görbe amplitúdója, sebessége és alakja. A pulzusszámmal, a légzéssel és a maghőmérséklettel együtt ez a rugalmasság digitális „portréjává” válik – a személyre szabott kezelés kulcsa.

Mit mérnek pontosan, és hogyan értelmezik?

A pilotban a csapat a következőket hasonlítja össze:

• Izzadságban található molekulák: a biológiai kor és a stresszválasz új biomarkereinek jelöltjei.
• Fiziológia: Pulzusszám, légzés, maghőmérséklet (lenyelt szenzoros kapszulán keresztül), bőrparaméterek.
• Állóképesség és „hőállóság”: hővezérelt ciklusváltás és regenerálódás.
  Az adatokat ezután egy életkor-ellenállási modellbe illesztik össze, amelyet korcsoportokon és ismétléseken át validálnak. A cél egy klinikai hozzáadott értékkel rendelkező eszköz létrehozása, amely könnyen használható és érthető a klinikusok számára.

Hol jöhet ez jól holnap

• Beavatkozás tervezése. A műtét vagy intenzív osztály előtti „fiziológiai” életkor és tartalék felmérése a kockázat pontosabb adagolása érdekében.
• Rehabilitáció és sportorvoslás. Az ellenálló képesség időbeli monitorozása, a terhelés időben történő módosítása és a túlterhelés monitorozása.
• Geriátria és krónikus betegségek: A klinikai események előtti „rések” azonosítása a reziliencia terén, és a kezelés személyre szabása.

Röviden - a lényeg

• Az AGE RESIST a biológiai kor és ellenálló képesség biomarkereit keresi az izzadságban, és viselhető érzékelőket képez ki ezek folyamatos „olvasására”.
• A projektet az ETH Zürich, az Empa, a Caltech és a Bázeli Klinikák vezeti, az SNSF pedig finanszírozza. A cél egy korspecifikus „óra” létrehozása a személyre szabott orvoslás számára.
• A kísérleti fázisban - 3 látogatás, ciklikus terhelés lágy hővel, szenzoros kapszula a maghőmérséklet mérésére, kompenzáció 200 CHF.

Forrás: Az Empa oldala az AGE RESIST projektről.