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衰老是什么时候开始的？眼睛提供了一个重要的观察窗口。
你或许首先想到的是黑眼圈、眼袋、鱼尾纹这些眼周的皮肤变化，也可能注意到了干涩、视力下降等状态问题。不过，眼睛能体现出来的衰老问题还有更多。
日前，由斯坦福大学领衔的一支研究团队通过 收集人眼中的液体，分析了其中的近6000种蛋白，发现部分蛋白来用于预测衰老程度和某些疾病的发生 。借助人工智能（AI），他们还用这些数据 创建了一种评估眼睛老化的“蛋白质组学时钟” ，可显示糖尿病视网膜病变等疾病如何在特定细胞中加速衰老，为多种眼病的治疗揭示了潜在的新靶点。研究结果发表于顶尖学术期刊《细胞》。
研究人员介绍，由于眼睛的特殊性——和大脑一样无法再生，通常医生不可能从患者的眼睛里取出一块组织去做活检。所以，他们想到了以 液体活检 作为替代。
为此，研究人员在接受眼科手术的患者中采集了他们眼球内可再生的 房水 。利用蛋白质组学技术鉴定了其中的5953种蛋白质成分，据介绍，这个分析规模是获取类似研究表征蛋白质数量的10倍。随后，研究人员创建了一个软件工具（名为TEMPO），利用已有的眼部单细胞转录组学数据，追溯每种蛋白质来源于哪一类细胞。
多组学数据分析结合AI算法，研究人员找出了数百种蛋白质可作为分子标志物，用来 监测眼组织各种类型的细胞 ，包括各种免疫细胞、视网膜中的特定神经元、组成血管的细胞等。
▲研究示意图（图片来源：参考资料[1]）
这些分子的变化可以提供有关 衰老 和 疾病 的很多信息。
他们共分析了来自三类常见眼病患者的房水。一部分患有 糖尿病视网膜病变 ，由于视网膜血管壁受损，血液成分渗出进入视网膜，严重的可能导致失明；一部分患有 视网膜色素变性 ，导致眼球后方的光敏细胞分解；还有一部分患有 葡萄膜炎 ，即一类常见的眼部炎症。
研究人员首先根据来自46名健康志愿者的数据，建立了一个AI机器学习模型。 这个模型基于近6000种蛋白质中的26种就能准确预测健康眼睛的年龄 。而将眼病患者的房水数据与健康眼睛的相比，这个模型可以显示在不同疾病的不同阶段，眼睛的实际年龄有多少。
论文显示， 早期糖尿病视网膜病变的患者，眼睛提前衰老了12岁 ；随着疾病进展， 晚期糖尿病视网膜病变的患者，眼睛提前衰老了31岁 。而 视网膜色素变性 和 葡萄膜炎 ，也分别让患者的眼睛平均衰老了 16岁 和 29岁 。
图片来源：123RF
这些发现为临床治疗提供了很多新信息。例如，负责指示年龄和衰老程度的细胞在不同眼病中并不相同， 但有些与疾病关系密切的细胞还没有在目前的治疗中得到重视 。比如糖尿病药物通常针对血管细胞，因为它们随着病程进展发生渗漏，但这项研究发现，从健康到晚期糖尿病视网膜病变，巨噬细胞（一种免疫细胞）的蛋白质发生了大幅变化。
还有一些细胞，在疾病症状出现之前就表现出衰老的加速。这意味着，如果靶向这类细胞的分子途径进行治疗，或许可以防患于未然，避免疾病进一步发展。
更令人惊讶的是，除了眼病以外， 研究人员还在房水中检测到了几种与帕金森病有关的蛋白质 ，而这些蛋白质过去通常只有在患者去世后才能从尸检结果中鉴定出来。新发现意味着， 或许以后通过眼部液体活检就可以筛查帕金森病 ，为早诊断、早治疗提供帮助。
此外，研究团队指出 这套液体活检结合人工智能的方法还可以应用于其他器官系统 ，例如胆汁、关节滑液，通过分子诊断评估不同组织的实际衰老程度及其与疾病的关系，发现新的衰老机制和疾病治疗靶点。
封面图来源：123RF
参考资料：
[1] Julian Wolf et al., Liquid-biopsy proteomics combined with AI identifies cellular drivers of eye aging and disease in vivo Cell (2023) Doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.09.012
[2] Stanford Medicine researchers build an eye ‘aging clock’ that could lead to treatments for ocular diseases. Retrieved Oct. 20, 2023 from https://med.stanford.edu/news/all-news/2023/10/eye-aging-clock.html
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