Jak určit biologický věk a odolnost vůči stresu pomocí analýzy potu

Chronologický věk toho o skutečném stavu těla vypovídá jen málo: dva lidé stejného věku se mohou radikálně lišit, pokud jde o odolnost, rizika a reakci na léčbu. Tým ETH Zürich, Empa, Caltech a Univerzitní nemocnice v Basileji spouští projekt AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT): vědci se chtějí naučit, jak přesně a snadno posoudit biologický věk a „odolnost“ (odolnost vůči stresu a zátěži) na základě molekul v potu, které jsou nepřetržitě shromažďovány nositelnými senzory. Cílem je proměnit složité laboratorní panely v praktické „věkové hodiny“ na kůži, které by umožnily personalizaci lékařských rozhodnutí a snížení vedlejších účinků léčby. Projekt je financován Švýcarskou národní vědeckou nadací (SNSF).

Pozadí studie

Kalendářní (chronologický) věk je špatným prediktorem skutečného stavu těla – vytrvalosti, náchylnosti k nemocem a tolerance léčby. Proto se v posledních letech rychle rozvíjejí „hodiny“ biologického věku. Mnohé z nich se však spoléhají na drahé laboratorní panely (krev, „omika“), poskytují výsledky epizodicky a ne vždy prokázaly klinickou přidanou hodnotu. V tomto kontextu projekt AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, Univerzitní nemocnice Basel) nabízí jinou cestu: hledat nové biomarkery v potu a průběžně je odečítat pomocí nositelných senzorů, aby se posoudila nejen „věk“, ale i resilience – odolnost vůči stresu a rychlost zotavení. Tento přístup „hodin“ je koncipován jako nástroj pro personalizaci terapie: pro výběr intenzity intervencí pro skutečný fyzický stav pacienta a tím snížení vedlejších účinků. Projekt je financován Švýcarskou národní vědeckou nadací (SNSF).

Proč se potit? Pocení poskytuje pohodlný vhled do fyziologie: elektrolyty, metabolity, stresové a zánětlivé markery, které lze měřit bez jehel a v reálném čase. Platformy s rozhraním kůže se v posledních letech dramaticky posunuly vpřed s flexibilními elektrochemickými náplastmi, mikrofluidními kolektory a vícehodinovými senzory schopnými sledovat dynamiku analytů, nejen statické hodnoty. To je důležité pro odolnost: nepředpovídají se ani tak absolutní koncentrace, ale profil reakce na teplo/zátěž a tvar „regenerační křivky“ ve spojení se srdeční frekvencí, dýcháním a teplotou jádra.

V AGE RESIST se tato myšlenka uvádí do praxe: tým vyvíjí přenosný senzor potu, testuje prototypy v klimatické komoře a kombinuje molekulární signály s fyziologií (srdeční frekvence, dechová frekvence, tělesná teplota atd.) za účelem trénování modelu věk+odolnost. Projekt vede Noé Brasier (ETH Zürich); na straně Empa má Simon Annaheim na starosti oddělení senzoriky. Očekávaným výsledkem je praktická „věková stupnice“ pro kliniku, která pomůže plánovat léčbu a rehabilitaci na základě fyziologického věku, nikoli věku stanoveného pro běžný věk.

Kontext je širší než jeden projekt: klasické „hodiny“ – epigenetické, transkriptomické, proteomické – se rychle rozvíjejí, ale v letech 2024–2025 se aktivně diskutuje o jejich omezeních a „rekalibraci“ (závislost na složení krevních buněk, rekonfigurace modelů pro různé populace, přenositelnost do kliniky). Myšlenka potních/nositelných „hodin“, poprvé systematicky navržená v akademické agendě v roce 2023, pouze uzavírá mezeru mezi laboratorními biomarkery a každodenním monitorováním: snaží se zachytit dynamickou stránku stárnutí – schopnost systému reagovat na výzvu a zotavit se.

Jak to bude fungovat

Vědci vyvíjejí přenosný senzor potu, který současně čte nové molekulární biomarkery a kombinuje je s fyziologickými parametry (srdeční frekvence, dechová frekvence, tělesná teplota atd.). Podle Simona Annaheima z laboratoře Biomimetic Membranes and Textiles (Empa) umožňuje přesnost kožních senzorů nepřetržité a spolehlivé údaje o stavu těla. Tým testuje prototypy v klimatické komoře, kde lze dávkovat teplo a zátěž. Na základě těchto datových toků bude natrénován „hodinový“ algoritmus, který propojí schopnost zvládat zátěž a regenerovat se s biologickým věkem a odolností.

Kdo za projektem stojí a co se díky němu změní?

Iniciátorem je Dr. Noé Brazier (ETH Zürich, Institut translační medicíny); projektu se účastní kliničtí, senzoričtí a materiální specialisté z nemocnic ETH, Empa, Caltech a Basilej. Pokud „sledování“ prokáže reprodukovatelnost a prediktivní hodnotu, lze jej použít k výběru intenzity terapie a rehabilitace na základě „fyziologického“ věku, nikoli na základě pasportu – od onkologie a kardiologie až po ortopedii a geriatrii. V ideálním případě se tím snižuje „nadměrná léčba“, vedlejší účinky a promarněné šance na včasné intervence.

Nábor dobrovolníků: Co účastníci zažijí

V současné době probíhá nábor pro pilotní studii. Hledají se muži a ženy ochotní absolvovat přibližně 1 hodinu cvičení, ve věku 44-54 nebo 60-70 let, s BMI < 30 a s plynnou znalostí němčiny nebo angličtiny. Účast bude stát: posouzení fyzické zdatnosti (spiroergometrie), posouzení biologického věku, výsledky krevních testů a kompenzace 200 CHF (včetně cestovních výdajů). Místem studie je Empa, St. Gallen. Procedura zahrnuje tři návštěvy (celkem přibližně 6 hodin): screening; hlavní návštěva s cyklistickým cvičením s mírným zahříváním a přestávkami (měří se pot, zatímco se parametry zaznamenávají neinvazivními senzory); závěrečná krátká návštěva pro kontrolu odstranění kapsle senzoru pro sledování teploty „jádra“. Data jsou důvěrná; účastníkům není slíben žádný lékařský přínos.

Proč se potit?

Pot je „oknem“ do metabolismu: obsahuje elektrolyty, metabolity, zánětlivé a stresové markery, které lze měřit kontinuálně a bez jehel. Na rozdíl od epizodických krevních testů poskytuje pot z nositelných senzorů dynamiku – jak tělo reaguje na podnět (teplo, zátěž) a jak rychle se zotavuje. Pro „měření věku“ není důležité jen „kolik“ molekul najednou, ale také profil odezvy: amplituda, rychlost a tvar křivky zotavení. Ve spojení s tepovou frekvencí, dýcháním a teplotou jádra se to mění v digitální „portrét“ odolnosti – klíč k personalizované léčbě.

Co přesně se měří a jak se to interpretuje?

V pilotním projektu tým porovnává:

• Molekuly v potu: nová sada kandidátních biomarkerů biologického věku a stresové reakce.
• Fyziologie: Srdeční frekvence, dýchání, teplota jádra (prostřednictvím spolknutého senzorického pouzdra), kožní parametry.
• Vytrvalost a „tepelná odolnost“: tepelně řízené cyklování a regenerace.
  Data jsou poté spojena do modelu odolnosti vůči stárnutí, který je validován napříč věkovými skupinami a opakovanými testy. Cílem je nástroj s klinickou přidanou hodnotou, který je snadno použitelný a srozumitelný pro klinické lékaře.

Kde se to může zítra hodit

• Plánování intervence. Posouzení „fyziologického“ věku a rezervy před operací nebo intenzivní péčí pro přesnější dávkování rizika.
• Rehabilitace a sportovní medicína. Sledování odolnosti v čase, včasná úprava zátěže a sledování přetížení.
• Geriatrie a chronická onemocnění: Identifikujte „mezery“ v odolnosti dlouho před klinickými událostmi a personalizujte léčbu.

Stručně řečeno - to hlavní

• AGE RESIST hledá biomarkery biologického věku a odolnosti v potu a trénuje nositelné senzory, aby je nepřetržitě „četly“.
• Projekt vede ETH Zürich, Empa, Caltech a kliniky v Baselu a je financován SNSF. Cílem jsou věkově specifické „hodiny“ pro personalizovanou medicínu.
• V pilotním projektu - 3 návštěvy, cyklická zátěž při mírném zahřátí, senzorická kapsule pro měření tělesné teploty, kompenzace 200 CHF.

Zdroj: Stránka Empy o projektu AGE RESIST.