Các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ 6.000 protein trong mắt và phát triển "đồng hồ protein" dựa trên trí tuệ nhân tạo để dự đoán tuổi. Nghiên cứu này làm sáng tỏ quá trình lão hóa nhanh ở một số bệnh và xác định các protein liên quan đến bệnh Parkinson, từ đó đưa ra phương pháp chẩn đoán sớm. Những phát hiện này có thể cách mạng hóa y học chính xác và các phương pháp thử nghiệm lâm sàng.


Một nhóm nghiên cứu đã tạo ra bản đồ gồm gần 6.000 protein ở các loại tế bào khác nhau trong mắt bằng cách phân tích các giọt nhỏ mắt được loại bỏ thường xuyên trong quá trình phẫu thuật. Trong một nghiên cứu gần đây được công bố trên tạp chí Cell, các nhà nghiên cứu đã sử dụng mô hình trí tuệ nhân tạo để tạo ra “đồng hồ protein” từ dữ liệu này có thể dự đoán tuổi của những người khỏe mạnh dựa trên chữ ký protein.

Đồng hồ cho thấy các bệnh như bệnh võng mạc tiểu đường và viêm màng bồ đào khiến các loại tế bào cụ thể bị lão hóa nhanh chóng. Điều đáng ngạc nhiên là các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra các protein liên quan đến bệnh Parkinson trong dịch mắt mà họ cho rằng có thể cung cấp cách chẩn đoán bệnh Parkinson sớm hơn.

"Điều đáng kinh ngạc về mắt là chúng ta có thể nhìn vào bên trong và thấy bệnh tật xảy ra trong thời gian thực", tác giả cấp cao Vinit Mahajan, bác sĩ phẫu thuật và giáo sư nhãn khoa tại Đại học Stanford cho biết. “Trọng tâm chính của chúng tôi là liên hệ những thay đổi về mặt giải phẫu này với những thay đổi xảy ra ở cấp độ phân tử trong mắt bệnh nhân.”

Mắt là một cơ quan khó lấy mẫu ở bệnh nhân còn sống vì giống như não, nó không thể tái tạo và việc lấy sinh thiết mô sẽ gây ra tổn thương không thể khắc phục. Một phương pháp khác là sử dụng sinh thiết lỏng - lấy mẫu chất lỏng từ gần tế bào hoặc mô nghi vấn.

Mặc dù sinh thiết lỏng có thể cung cấp thông tin nhanh về loại protein nào có mặt ở khu vực liên quan, nhưng cho đến nay, chúng vẫn bị hạn chế ở khả năng đo số lượng lớn protein trong một lượng nhỏ chất lỏng và cũng không thể cung cấp thông tin về tế bào nào tạo ra protein nào, điều này rất quan trọng để chẩn đoán và điều trị bệnh.

Bản đồ và khám phá protein nâng cao

Để lập bản đồ các protein được tạo ra bởi các loại tế bào khác nhau trong mắt, nhóm của Mahajan đã sử dụng phương pháp có độ phân giải cao để mô tả đặc điểm protein trong 120 mẫu sinh thiết lỏng lấy từ dịch mắt hoặc thủy tinh thể của bệnh nhân trải qua phẫu thuật mắt. Tổng cộng, họ đã xác định được 5.953 protein, gấp 10 lần con số được xác định trong các nghiên cứu tương tự trước đó. Bằng cách sử dụng một công cụ phần mềm mà họ phát triển có tên là TEMPO, các nhà nghiên cứu có thể truy tìm từng protein đến một loại tế bào cụ thể.

Để nghiên cứu mối quan hệ giữa bệnh tật và lão hóa phân tử, các nhà nghiên cứu đã xây dựng mô hình máy học trí tuệ nhân tạo có thể dự đoán tuổi phân tử của mắt dựa trên tập hợp con gồm 26 protein. Mô hình có thể dự đoán chính xác độ tuổi của đôi mắt khỏe mạnh nhưng cho thấy căn bệnh này có liên quan đến sự lão hóa phân tử đáng kể. Trong trường hợp bệnh võng mạc tiểu đường, quá trình lão hóa tăng lên khi bệnh tiến triển, với những bệnh nhân mắc bệnh võng mạc tiểu đường nặng (tăng sinh) lão hóa nhanh hơn tới 30 năm. Những dấu hiệu lão hóa này đôi khi được quan sát thấy trước khi bệnh nhân phát triển các triệu chứng lâm sàng của căn bệnh tiềm ẩn và tồn tại dai dẳng ở những bệnh nhân được điều trị thành công.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện một số protein liên quan đến bệnh Parkinson. Những protein này thường được phát hiện sau khi chết và không thể phát hiện được bằng các phương pháp chẩn đoán hiện tại, đó là một lý do khiến việc chẩn đoán bệnh Parkinson rất khó khăn. Bằng cách sàng lọc dịch mắt để tìm những dấu hiệu này, bệnh Parkinson có thể được chẩn đoán sớm hơn và theo dõi để điều trị sau này.

Tác động và định hướng tương lai

Các tác giả cho biết những kết quả này cho thấy lão hóa có thể là do cơ quan hoặc thậm chí là tế bào cụ thể, điều này có thể dẫn đến những tiến bộ trong y học chính xác và thiết kế thử nghiệm lâm sàng. Tác giả đầu tiên Julian Wolf, bác sĩ nhãn khoa tại Đại học Stanford cho biết: “Những phát hiện này cho thấy các cơ quan của chúng ta đang lão hóa ở mức độ khác nhau”. "Sử dụng thuốc chống lão hóa có mục tiêu có thể là bước tiếp theo trong y học phòng ngừa chính xác."

Mahajan nói: "Nếu chúng ta định sử dụng liệu pháp phân tử, chúng ta nên mô tả đặc điểm của các phân tử trong cơ thể bệnh nhân." Tôi nghĩ việc phân loại lại bệnh nhân dựa trên mô hình phân tử của họ và tế bào nào bị ảnh hưởng có thể thực sự cải thiện các thử nghiệm lâm sàng, lựa chọn thuốc và hiệu quả của thuốc. "

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu dự định mô tả đặc điểm các mẫu từ nhiều bệnh nhân hơn và nhiều loại bệnh về mắt hơn. Họ cũng cho biết phương pháp của họ có thể được sử dụng để mô tả đặc điểm của các mô khó lấy mẫu khác. Ví dụ, sinh thiết lỏng dịch não tủy có thể được sử dụng để nghiên cứu hoặc chẩn đoán não, dịch khớp có thể được sử dụng để nghiên cứu các khớp và nước tiểu có thể được sử dụng để nghiên cứu thận.