健康

機械学習とシステム生物学を介してショウジョウバエと人間のデータを処理することで、両方の種の寿命に影響を与える重要な代謝産物が特定される

ショウジョウバエの寿命と健康寿命に影響を与える発見は通常、ヒトに関連する可能性があるとみなされる前にマウスでテストされますが、このプロセスには費用と時間がかかります。バック研究所で採用された先駆的なアプローチは、その標準的な方法論を飛び越えています。 研究者らは、最先端の機械学習とシステム生物学を利用して、ハエと人間から得た膨大なデータセットを分析し相関させ、両種の寿命に影響を与える重要な代謝産物を特定した。結果はオンラインで公開された。 ネイチャーコミュニケーションズ代謝産物の 1 つであるスレオニンが、老化介入の潜在的な治療法として有望である可能性があることを示唆しています。 「この先駆的なアプローチがなければ、これらの結果は不可能でした」とバック教授で論文の主著者であるパンカジ・カパヒ博士は述べています。 「種間の相関関係が示されていないデータが大量に存在しています。人間の健康を改善するための潜在的な介入を特定する上で、このアプローチは状況を一変させる可能性があると思います。」 スレオニンはマウスの糖尿病を防ぐことが示されています。必須アミノ酸はコラーゲンとエラスチンの生成に重要な役割を果たし、血液凝固、脂肪代謝、免疫機能にも関与しています。 方法 -- 簡略化 この研究は、バックの元博士研究員タイラー・ヒルサベック博士が、制限食と通常食の両方で 160 株のショウジョウバエの 120 の代謝物を分析するためにデータ (メタボロミクス、表現型、ゲノミクスを含む) を解析することから始まりました。目標は、さまざまな遺伝子型が食事にどのように反応して寿命と健康寿命に影響を与えるかを明らかにすることでした。 「これにより、関連する代謝産物を特定する際に、『干し草の山の中の針』を見つけることができました」とヒルサベック氏は言う。 その後、博士研究員であるヴィクラム・ナラヤン博士は、その結果を英国の大規模なバイオバンクからのヒトデータと相互参照しました。 「ヒトのデータを使用することで、両方の種で保存されている興味深い代謝物に焦点を当てることができました。また、それらの代謝物のヒトへの影響を明らかにすることもできました。」と彼は言います。重要なのは、その後、チームが結果を検証するためにそれらの関連代謝産物をフライに戻したことです。 結果 ハエでは、スレオニンは系統と性別に特異的な方法で寿命を延ばしました。スレオニン関連代謝産物のレベルが高い人は、より長く健康な寿命を持っていました。 「スレオニンがどんな状況でも効果があると言っているわけではありません」とカパヒ氏は言う。 「私たちの研究は、それがハエと人間の両方のサブセットで機能することを示しています。私たちのほとんどは、老化に対する『特効薬』の介入を期待するのをやめたと思います。私たちの方法は、老年科学のための精密医療を開発する別の方法を提供します。」 この結果には、両種にとってあまり肯定的ではなかった結果も含まれています。オロチン酸は比較的研究が進んでいないが、脂肪代謝と関連しているが、老化と負の関連があった。ハエにおいては、オロチン酸は動物のあらゆる系統にわたって食事制限のプラスの影響を打ち消しました。人間では、オロチン酸は寿命の短縮と関連していました。 より大きな影響 カパヒ氏は、より大きな研究コミュニティがこの手法を採用し始めることを期待している。 「虫やハエに効果があるものを見つけても、基礎科学を前進させるためのリソースがないことがよくあります。このアプローチにより、発見が人間にも役立つだろうと、より確実に言うことができます。」 」カパヒ氏は、この方法によりマウスでの研究の必要性が減る可能性があり、これを歓迎すると述べている。 #機械学習とシステム生物学を介してショウジョウバエと人間のデータを処理することで両方の種の寿命に影響を与える重要な代謝産物が特定される