Концепция «ожидаемой продолжительности здоровой жизни» была предложена в 2000 году Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и является важным показателем здоровья населения. Он относится к средней продолжительности жизни за вычетом продолжительности жизни, зависящей от постоянного медицинского или медсестринского ухода.
Однако нет четкого научного понимания того, что составляет здоровую продолжительность жизни у экспериментальных животных или клеток. Кроме того, еще не создана технология объективного и быстрого анализа факторов, влияющих на продолжительность здоровой жизни.
Несмотря на то, что он был чрезвычайно простым животным, C. elegans имеет дифференцированные органы, такие как нервы, скелетные мышцы и пищеварительный тракт, и многие гены млекопитающих, связанных с животными, сохранены.
Это очень полезно для передовых исследований в таких областях, как генетика и молекулярная биология. Однако, хотя анализ продолжительности жизни этой нематоды дает много полезной информации, предыдущие исследования продолжительности жизни имели множество ограничений, включая
1) чувствительность к различным раздражителям при комнатной температуре,
2) длительное экспериментальное время, необходимое для ежедневных измерений,
3) отсутствие объективности из-за тенденции к зависимости результатов от экспериментальной техники, и
4) небольшое количество образцов, которые можно обрабатывать за один раз, что делает его непригодным для одновременного измерения нескольких образцов.
Исследователи попытались решить эти проблемы, разработав новую систему оценки здоровой продолжительности жизни, которая сохранила преимущества, предоставляемые нематодами. Они сосредоточились на определении оптимальных условий в системе визуализации живых клеток для автоматического измерения выживаемости нематод, таких как подсчет количества нематод в образце, температуры инкубации, толщины среды, условий кормления, интервала визуализации и метода определения выживаемости. Это стало C. elegans Система автоматического мониторинга продолжительности жизни (C-LAS), полностью автоматизированная система измерения продолжительности жизни, которая может неинвазивным способом измерять большое количество образцов (в настоящее время до 36 образцов).
C-LAS использует перекрывающиеся изображения нематод, чтобы идентифицировать тех, которые движутся, то есть живы, и тех, которые не движутся, то есть мертвы.
Затем, используя C-LAS для наблюдения за C. elegans, исследователи обнаружили, что нематоды могут быть классифицированы как находящиеся в одном из трех возможных поведенческих состояний: активное (живое) состояние, неактивное состояние выживания или неактивное (мертвое) состояние.
Они определили период активного поведения как «продолжительность здоровой жизни» и создали новую систему, которую они назвали C. elegans Healthspan Система автоматического мониторинга (C-HAS). Подобно C-LAS, C-HAS – это автоматизированная система измерения здоровья и продолжительности жизни, которая может различать живых и мертвых нематод путем наложения периодических изображений. Также возможно определить, когда нематоды находятся в неактивном состоянии выживания (живые, но нездоровые), когда они лишь частично перекрываются между изображениями. Используя C-HAS, исследователи могут использовать эти параметры для анализа мини-населения.
Этот тип анализа позволяет разделить нематод с одинаковым генетическим фоном на четыре группы: нематоды со средней продолжительностью жизни, здоровые и долгоживущие, нездоровые и преждевременно умирающие, и нематоды с длительным периодом жизни. хрупкость.
Исследователи провели мини-популяционный анализ продолжительности здоровой жизни нематод с использованием комбинации C-HAS и статистического анализа на обычных нематодах с одинаковым генетическим фоном. Они обнаружили, что около 28% населения имели среднюю продолжительность жизни, около 30% имели длительную и здоровую продолжительность жизни, около 35% имели здоровую продолжительность жизни, но умерли преждевременно, и около 7% имели длительный период дряхлости. Они также обнаружили, что активация – либо генетически, либо путем введения препарата метформин – AMP-активированной протеинкиназы (AMPK), которая тесно связана с ожидаемой продолжительностью здоровой жизни, резко увеличила популяцию со здоровым долголетием и уменьшила популяцию с длительными периодами жизни. слабости.
Считается, что метформин увеличивает продолжительность здоровой жизни у людей, и настоящее исследование поддерживает эту идею. В настоящее время проводятся клинические испытания, чтобы установить его связь со здоровым долголетием.
«Может быть немного неожиданно увидеть, как нематоды используются для измерения продолжительности здоровой жизни, но мы уже использовали C-HAS для выявления новых генов, связанных со здоровой продолжительностью жизни, которые ранее были неизвестны», – сказал руководитель исследования, доцент Цуёси Шуто. "Эта технология позволяет легко искать гены, лекарства или продукты питания, которые связаны или даже увеличивают продолжительность здоровой жизни человека, со скоростью и точностью, которые не могут быть получены при использовании лабораторных животных. Мы ожидаем, что C-HAS можно будет использовать в исследованиях по открытию новых лекарств и в поисках здоровой пищи в будущем. В настоящее время мы работаем над разработкой C-HAS-AI, который будет включать глубокое обучение в C-HAS для ускорения автоматизированного анализа."