Ученые из Массачусетского технологического института предложили способ распознавать стареющие клетки в живых тканях, не прибегая к их разрушению. Метод сочетает рамановскую микроскопию, которая считывает химический состав клеток по спектру отраженного света, с данными экспрессии генов и машинным обучением. В результате получается уникальный «штрих-код» — набор спектральных признаков, по которым можно отличить «зомби-клетки» от обычных.
С возрастом в организме накапливаются клетки, которые перестали делиться, но не погибли. Они выделяют воспалительные сигналы и способствуют развитию рака, фиброза и других возрастных нарушений. Классические маркеры, такие как белки p16 и p21, требуют фиксации и разрушения образца, поэтому их нельзя использовать для прижизненной диагностики. Новый подход решает эту проблему: рамановский спектр фиксирует изменения в липидах и других молекулах без вмешательства в клетку.
Исследователи сравнили ткани кожи и легких молодых и старых мышей. В пожилых образцах заметно вырос синтез и накопление липидов, а в коже усилились пути, связанные с сокращением мышц и remodeling внеклеточного матрикса. В легких активировались гены иммунного ответа и воспаления. Эти биохимические сдвиги легли в основу обучающей выборки для алгоритма.
Машинное обучение выделило из тысяч спектральных пиков несколько ключевых, которые наиболее точно коррелируют с состоянием клеточного старения. Теперь, по замыслу авторов, достаточно зарегистрировать спектр в нескольких характерных диапазонах, чтобы с высокой вероятностью определить, вошла ли клетка в сенесцентное состояние. Метод пока протестирован только на мышах и в лабораторных условиях.
Преимущество подхода очевидно: он не требует биопсии и позволяет в перспективе отслеживать динамику накопления зомби-клеток в реальном времени. Однако данные ограничены животными моделями, а перенос на человека потребует проверки на человеческих тканях и клинических испытаний. Кроме того, рамановская микроскопия пока не стала рутинным инструментом в клинике — оборудование дорого и требует специальной подготовки.
Если метод подтвердит свою надежность, он может изменить представление о том, как измерять биологический возраст тканей. Вместо косвенных маркеров крови или разрушающих проб появится возможность «считывать» состояние клеток напрямую и неинвазивно. Это приблизит момент, когда терапии, направленные на удаление или омоложение стареющих клеток, смогут опираться на точные, индивидуальные данные о их распределении в организме.
