新技术能预测眼睛的分子年龄

据美国《科学日报》网站近日报道，一组研究人员通过分析手术中常规清除的微量眼液，绘制出眼睛内近6000种不同细胞类型的蛋白质图谱。根据这一数据，研究人员利用人工智能（AI）模型创造出一种“蛋白质组时钟”，它可以根据蛋白质序列特征谱预测一个健康人的年龄，这一研究结果发表在10月19日出版的美国《细胞》杂志上。

蛋白质组时钟显示，糖尿病视网膜病变和葡萄膜炎等疾病会导致眼内特定细胞类型加速衰老。令人惊讶的是，研究人员还在眼液中检测出与帕金森病相关的蛋白质，他们认为这为早期诊断帕金森病提供了一种可能的路径。

研究报告的主要撰写者、美国斯坦福大学外科医生兼眼科学教授维尼特·马哈詹说：“眼睛令人惊叹的一个地方是，我们能够通过对它的内部观察，实时发现疾病的发生。我们主要的关注点是将这些解剖学上的变化与患者眼睛内分子层面正在出现的情况联系起来。”

眼睛是很难在活体患者身上采集样本的器官，因为它和大脑一样，是不可再生的，而进行组织活检会造成无法弥补的伤害。另一种方法是采用液体活检的方式，也就是对感兴趣的细胞或组织附近的液体进行取样。但是到目前为止，这种做法在少量液体中检测大量蛋白质的能力有限，也无法提供关于哪些细胞生成了哪些蛋白质的信息，而这一信息对疾病的诊断和治疗具有非常重要的意义。

为勾勒眼内不同类型细胞的蛋白质生成情况，马哈詹带领研究小组对接受眼科手术的患者眼内的房水或玻璃体液进行了120次液体活检。他们总共确认了5953种蛋白质，是此前类似研究所发现的蛋白质数量的10倍。研究人员利用自创的一种名为TEMPO的软件工具，能够对每一种蛋白质追根溯源，与特定的细胞类型联系起来。

为分析疾病与分子老化之间的关系，研究人员打造了一种人工智能机器学习模型，可以基于26种蛋白质的子集预测眼睛的分子年龄。该模型能够准确预测健康眼睛的年龄，并且可以显示疾病与分子年龄显著老化存在的关联。

对于糖尿病视网膜病变患者而言，随着疾病的发展，老化程度会加剧，对于患有严重(增生性)糖尿病视网膜病变的人来说，老化进程可能加快多达30年。有时，在患者表现出临床症状之前，就可以观察到这种老化迹象，而且就算在治疗上取得成功，老化现象会依然存在。

研究人员还发现了与帕金森病相关的几种蛋白质。这些蛋白质通常是在尸检过程中发现的，目前的诊断方法无法检测到它们，这也是对帕金森病的诊断如此困难的原因之一。在眼液中筛查这些标志物能够提早诊断帕金森病，并有助于后期开展治疗监测。

研究报告的第一作者、斯坦福大学眼科学家朱利安·沃尔夫说：“这些研究结果表明，我们的器官正在以不同的速度老化。使用有针对性的抗老化药物可能是下一阶段预防性精准用药方向。”

马哈詹说：“如果我们采用分子疗法，我们应该刻画患者体内分子的特征。我认为，根据患者的分子情况和哪些细胞正在受到影响来对患者进行重新分类，能够真正改善临床试验、药物选择和用药结果。”

研究人员还说，这种方法也可以用来分析其他难以提取样本的组织的特征。例如，对脑脊液进行的液体活检可用来研究或诊断脑部病变。

（责编：赵珊）