Ein Team von Forschern hat fast 6.000 Proteine aus verschiedenen Zelltypen innerhalb des Auges mithilfe von Tröpfchen Augenflüssigkeit, die während der Operation gesammelt wurden, kartiert. Mithilfe von Künstlicher Intelligenz entwickelten sie eine “Proteom-Uhr”, um das Alter einer Person basierend auf ihrem Proteinprofil vorherzusagen. Die Uhr enthüllte, dass bestimmte Augenerkrankungen, wie diabetische Retinopathie und Uveitis, das Altern in spezifischen Zelltypen beschleunigen. Die Forscher entdeckten auch Proteine, die mit Parkinson-Krankheit assoziiert sind, in der Augenflüssigkeit, was eine frühere Diagnose ermöglichen könnte.
Die Probenahme im Auge ist bei lebenden Patienten schwierig, ohne Schäden zu verursachen. Daher verwendete das Team flüssige Biopsien als Alternative. Diese Biopsien geben einen Einblick in die Proteine in der Region von Interesse, haben jedoch ihre Grenzen bei der Messung großer Proteinzahlen und der Identifikation ihrer Zellquellen. Die Forscher verwendeten eine hochauflösende Methode, um die Proteinproduktion in flüssigen Biopsien von Augen-OP-Patienten zu kartieren. Dabei identifizierten sie 5.953 Proteine und ordneten sie spezifischen Zelltypen mit Hilfe ihres TEMPO Softwaretools zu.
Um den Zusammenhang zwischen Krankheit und molekularem Altern zu untersuchen, entwickelten die Forscher ein KI-Modell, das das molekulare Alter des Auges basierend auf einem Teil der 26 Proteine vorhersagte. Das Modell sagte das Alter gesunder Augen korrekt vorher und enthüllte bedeutendes molekulares Altern in Verbindung mit Krankheiten wie diabetischer Retinopathie. Der Grad des Alterns nahm mit dem Fortschreiten der Krankheit zu, und bei schwerer diabetischer Retinopathie beschleunigte sich das Altern um bis zu 30 Jahre. Diese Anzeichen des Alterns wurden manchmal vor klinischen Symptomen beobachtet und hielten nach erfolgreichem Behandeln an.
Die Forscher detektierten auch Proteine, die mit Parkinson-Krankheit assoziiert sind und normalerweise post mortem identifiziert werden. Die Suche nach diesen Markern in der Augenflüssigkeit könnte zu einer früheren Diagnose von Parkinson führen und eine bessere Überwachung ermöglichen. Die Ergebnisse legen nahe, dass das Altern organspezifisch oder zellspezifisch sein könnte, was Auswirkungen auf die Präzisionsmedizin und das Design klinischer Studien hat.
Die Forscher planen, mehr Patientenproben und ein breiteres Spektrum an Augenerkrankungen zu analysieren. Zudem glauben sie, dass ihre Methode auf schwierig zu untersuchendes Gewebe wie das Gehirn, die Gelenke und die Nieren mittels flüssiger Biopsien angewendet werden kann.
Einführung
Ein Überblick über die Herausforderungen bei der Erforschung des Auges und die innovative Methode der flüssigen Biopsie, die von Forschern verwendet wird, um Proteine zu kartieren und mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) das Altern vorherzusagen.
Kartierung von Proteinen im Auge
Erklärung, wie die Forscher flüssige Biopsien zur Sammlung von Augenflüssigkeitsproben während einer Operation verwendeten und dabei fast 6000 verschiedene Proteine aus verschiedenen Zelltypen im Auge kartierten. Die Verwendung von hochauflösenden Methoden und des TEMPO-Softwaretools wird diskutiert.
Die proteomische Uhr und das molekulare Alter
Einführung in das Konzept der “proteomischen Uhr” und wie die Forscher ein KI-Modell entwickelt haben, um das molekulare Alter einer Person anhand einer Teilmenge von 26 Proteinen vorherzusagen. Die Genauigkeit des Modells bei der Vorhersage des Alters gesunder Augen und der Zusammenhang zwischen molekularem Altern und Krankheiten wie der diabetischen Retinopathie werden hervorgehoben.
Diabetische Retinopathie und beschleunigtes Altern
Eine detaillierte Untersuchung des Zusammenhangs zwischen diabetischer Retinopathie und beschleunigtem Altern in bestimmten Zelltypen im Auge. Das Ausmaß des Alterns, das Fortschreiten der Krankheit und das Potenzial zur Früherkennung und Überwachung werden diskutiert.
Mit Parkinson-Krankheit assoziierte Proteine
Untersuchung der Entdeckung von Proteinen, die mit der Parkinson-Krankheit in den Augenflüssigkeitsproben assoziiert sind. Die Bedeutung der früheren Erkennung dieser Marker und die Verbesserung von Diagnose und Überwachung werden betont.
Auswirkungen auf die Präzisionsmedizin und das klinische Studiendesign
Erkundung der Auswirkungen der Forschungsergebnisse auf die Präzisionsmedizin und das klinische Studiendesign. Das Konzept des organ- oder zellspezifischen Alterns und dessen potenzielle Auswirkungen auf personalisierte Behandlungen werden diskutiert.
Zukünftige Ausrichtung: Analyse weiterer Proben und anderer Gewebe
Diskussion der Pläne der Forscher, mehr Patientenproben zu analysieren und ihre Studie auf eine breitere Palette von Augenerkrankungen auszuweiten. Die mögliche Anwendung ihrer Methode auf andere herausfordernde Gewebe wie Gehirn, Gelenke und Nieren unter Verwendung von flüssigen Biopsien wird ebenfalls untersucht.
Fazit
Eine Zusammenfassung der bahnbrechenden Forschung zur Kartierung von Proteinen im Auge, zur Vorhersage des molekularen Alters mithilfe von KI und den potenziellen Auswirkungen auf das Verständnis von Altern und Krankheit. Die Bedeutung der weiteren Erforschung und Anwendung der Methode wird betont.
