วิธีการตรวจสอบอายุทางชีวภาพและความต้านทานความเครียดโดยใช้การวิเคราะห์เหงื่อ

อายุตามปฏิทินไม่ได้บอกอะไรเกี่ยวกับสภาพร่างกายที่แท้จริงมากนัก คนสองคนในวัยเดียวกันอาจมีความแตกต่างกันอย่างมากในแง่ของความอดทน ความเสี่ยง และการตอบสนองต่อการรักษา ทีมงานจาก ETH Zürich, Empa, Caltech และโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยบาเซิล กำลังเปิดตัวโครงการ AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT) นักวิทยาศาสตร์ต้องการเรียนรู้วิธีการประเมินอายุทางชีวภาพและ “ความยืดหยุ่น” (ความต้านทานต่อความเครียดและความกดดัน) ได้อย่างแม่นยำและง่ายดาย โดยอาศัยโมเลกุลในเหงื่อที่เก็บรวบรวมอย่างต่อเนื่องโดยเซ็นเซอร์แบบสวมใส่ แนวคิดคือการเปลี่ยนแผงห้องปฏิบัติการที่ซับซ้อนให้กลายเป็น “นาฬิกาอายุ” บนผิวหนังที่สะดวก เพื่อปรับแต่งการตัดสินใจทางการแพทย์เฉพาะบุคคลและลดผลข้างเคียงจากการรักษา โครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสวิตเซอร์แลนด์ (SNSF)

ความเป็นมาของการศึกษา

อายุตามปฏิทิน (ตามลำดับเวลา) เป็นตัวทำนายที่ไม่ดีนักสำหรับสภาวะที่แท้จริงของร่างกาย ไม่ว่าจะเป็นความอดทน ความเสี่ยงต่อโรค และความทนทานต่อการรักษา นั่นเป็นเหตุผลที่นาฬิกาชีวภาพ (Biological Age) จึงได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แต่นาฬิกาชีวภาพจำนวนมากยังคงต้องพึ่งพาแผงตรวจในห้องปฏิบัติการราคาแพง (เช่น เลือด หรือ "omics") ซึ่งให้ผลเป็นระยะๆ และไม่ได้พิสูจน์คุณค่าทางคลินิกที่เพิ่มขึ้นเสมอไป ด้วยเหตุนี้ โครงการ AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, University Hospital Basel) จึงนำเสนอวิธีการที่แตกต่างออกไป นั่นคือการค้นหาตัวบ่งชี้ทางชีวภาพใหม่ๆ ในเหงื่อและอ่านค่าอย่างต่อเนื่องด้วยเซ็นเซอร์แบบสวมใส่ เพื่อประเมินไม่เพียงแต่ "อายุ" เท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสามารถในการฟื้นตัวด้วย เช่น ความต้านทานต่อความเครียดและอัตราการฟื้นตัว วิธีการ "นาฬิกาชีวภาพ" นี้ถูกคิดค้นขึ้นเพื่อเป็นเครื่องมือสำหรับการปรับแต่งการบำบัดเฉพาะบุคคล โดยเลือกความเข้มข้นของการแทรกแซงให้เหมาะสมกับสภาพร่างกายที่แท้จริงของผู้ป่วย ซึ่งจะช่วยลดผลข้างเคียง โครงการนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสวิส (SNSF)

ทำไมต้องเหงื่อ? เหงื่อเป็นช่องทางที่เข้าถึงสรีรวิทยาได้อย่างสะดวก ไม่ว่าจะเป็นอิเล็กโทรไลต์ เมตาบอไลต์ ความเครียด และตัวบ่งชี้การอักเสบ ที่สามารถวัดได้แบบเรียลไทม์โดยไม่ต้องใช้เข็ม แพลตฟอร์มที่เชื่อมต่อผิวหนังมีความก้าวหน้าอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยแผ่นแปะไฟฟ้าเคมีที่ยืดหยุ่น ตัวเก็บรวบรวมไมโครฟลูอิดิก และเซ็นเซอร์แบบหลายชั่วโมงที่สามารถติดตามพลวัตของสารวิเคราะห์ได้ ไม่ใช่แค่ค่าคงที่เท่านั้น สิ่งนี้สำคัญต่อความยืดหยุ่นของร่างกาย ไม่ใช่เพียงการคาดการณ์ความเข้มข้นสัมบูรณ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงโปรไฟล์ของการตอบสนองต่อความร้อน/ภาระ และรูปร่างของ "เส้นโค้งการฟื้นตัว" ร่วมกับอัตราการเต้นของหัวใจ การหายใจ และอุณหภูมิแกนกลาง

ที่ AGE RESIST แนวคิดนี้กำลังถูกนำไปปฏิบัติจริง โดยทีมงานกำลังพัฒนาเซ็นเซอร์วัดเหงื่อแบบพกพา ทดสอบต้นแบบในห้องควบคุมอุณหภูมิ และผสมผสานสัญญาณโมเลกุลเข้ากับสรีรวิทยา (อัตราการเต้นของหัวใจ อัตราการหายใจ อุณหภูมิร่างกาย ฯลฯ) เพื่อฝึกแบบจำลองอายุและความยืดหยุ่น โครงการนี้นำโดย Noé Brasier (ETH Zürich) ส่วนฝ่าย Empa ไซมอน อันนาไฮม์ รับผิดชอบแผนกเซ็นเซอร์ ผลลัพธ์ที่คาดหวังคือ “เกณฑ์อายุ” ที่สะดวกสำหรับคลินิก ช่วยวางแผนการรักษาและฟื้นฟูสมรรถภาพโดยอิงตามอายุทางสรีรวิทยา แทนที่จะเป็นอายุตามหนังสือเดินทาง

บริบทนี้กว้างกว่าโครงการเดียว: “นาฬิกา” แบบคลาสสิก - เอพิเจเนติกส์ ทรานสคริปโตมิกส์ และโปรตีโอมิกส์ - กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว แต่ในปี 2567-2568 ข้อจำกัดและ “การปรับเทียบใหม่” (การพึ่งพาองค์ประกอบของเซลล์เม็ดเลือด การปรับโครงสร้างของแบบจำลองสำหรับประชากรกลุ่มต่างๆ และความสามารถในการนำไปใช้ในคลินิก) กำลังได้รับการหารืออย่างจริงจัง แนวคิดเรื่อง “นาฬิกา” ที่สวมใส่ได้/เหงื่อ ซึ่งถูกเสนออย่างเป็นระบบครั้งแรกในวาระทางวิชาการเมื่อปี 2566 เป็นเพียงการปิดช่องว่างระหว่างไบโอมาร์กเกอร์ในห้องปฏิบัติการและการติดตามตรวจสอบในชีวิตประจำวัน โดยมุ่งเป้าไปที่ด้านพลวัตของการแก่ชรา นั่นคือความสามารถของระบบในการตอบสนองต่อความท้าทายและฟื้นตัว

มันจะทำงานอย่างไร

นักวิจัยกำลังพัฒนาเซ็นเซอร์วัดเหงื่อแบบพกพาที่สามารถอ่านค่าชีวโมเลกุลใหม่ๆ ได้พร้อมกัน และนำมารวมกับพารามิเตอร์ทางสรีรวิทยา (อัตราการเต้นของหัวใจ อัตราการหายใจ อุณหภูมิแกนกลางร่างกาย ฯลฯ) Simon Annaheim จากห้องปฏิบัติการ Biomimetic Membranes and Textiles (Empa) ระบุว่า ความแม่นยำของเซ็นเซอร์วัดเหงื่อบนผิวหนังช่วยให้สามารถให้ข้อมูลสถานะของร่างกายได้อย่างต่อเนื่องและเชื่อถือได้ ทีมวิจัยกำลังทดสอบต้นแบบในห้องควบคุมอุณหภูมิ ซึ่งสามารถให้ความร้อนและภาระต่างๆ ได้ จากข้อมูลเหล่านี้ อัลกอริทึมแบบ "clockwork" จะถูกฝึกฝนเพื่อเชื่อมโยงความสามารถในการรับมือกับภาระและการฟื้นตัวเข้ากับอายุและความยืดหยุ่นทางชีวภาพ

ใครอยู่เบื้องหลังโครงการนี้และจะเปลี่ยนแปลงอะไรบ้าง?

ผู้ริเริ่มโครงการนี้คือ ดร. โนเอ บราเซียร์ (ETH Zürich, สถาบันเวชศาสตร์แปล) โครงการนี้เกี่ยวข้องกับผู้เชี่ยวชาญด้านคลินิก ประสาทสัมผัส และวัสดุศาสตร์จากโรงพยาบาล ETH, Empa, Caltech และ Basel หาก “นาฬิกา” แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการทำซ้ำได้และคุณค่าเชิงทำนาย ก็สามารถนำมาใช้เพื่อเลือกระดับความเข้มข้นของการบำบัดและการฟื้นฟูสมรรถภาพโดยพิจารณาจากอายุ “ทางสรีรวิทยา” แทนที่จะเป็นหนังสือเดินทาง ตั้งแต่มะเร็งวิทยาและโรคหัวใจ ไปจนถึงศัลยกรรมกระดูกและเวชศาสตร์ผู้สูงอายุ ในทางอุดมคติ วิธีนี้จะช่วยลด “การรักษาเกินขนาด” ผลข้างเคียง และโอกาสพลาดในการแทรกแซงอย่างทันท่วงที

การรับสมัครอาสาสมัคร: สิ่งที่ผู้เข้าร่วมจะได้รับ

ขณะนี้กำลังเปิดรับสมัครผู้เข้าร่วมโครงการนำร่อง โดยกำลังมองหาชายและหญิงที่เต็มใจออกกำลังกายประมาณ 1 ชั่วโมง อายุระหว่าง 44-54 ปี หรือ 60-70 ปี มีค่าดัชนีมวลกาย (BMI) น้อยกว่า 30 และสามารถใช้ภาษาเยอรมันหรือภาษาอังกฤษได้อย่างคล่องแคล่ว ค่าใช้จ่ายในการเข้าร่วมโครงการประกอบด้วย: การประเมินสมรรถภาพทางกาย (spiroergometry), การประเมินอายุทางชีวภาพ, ผลการตรวจเลือด และค่าตอบแทน 200 ฟรังก์สวิส (รวมค่าเดินทาง) สถานที่ศึกษาคือเมืองเอมปา เมืองเซนต์กัลเลน ขั้นตอนนี้ประกอบด้วยการตรวจร่างกาย 3 ครั้ง (รวมประมาณ 6 ชั่วโมง) ได้แก่ การตรวจคัดกรอง; การตรวจหลักคือการออกกำลังกายแบบปั่นจักรยานในอุณหภูมิต่ำ และช่วงพัก (วัดเหงื่อและบันทึกค่าพารามิเตอร์ด้วยเซ็นเซอร์แบบไม่รุกราน); การตรวจร่างกายสั้นๆ ครั้งสุดท้ายเพื่อตรวจสอบการถอดแคปซูลเซ็นเซอร์เพื่อวัดอุณหภูมิของ "แกนกลาง" ข้อมูลนี้เป็นความลับ และไม่มีการรับประกันผลประโยชน์ทางการแพทย์ใดๆ แก่ผู้เข้าร่วมโครงการ

ทำไมต้องเหงื่อ?

เหงื่อเปรียบเสมือน "หน้าต่าง" สู่กระบวนการเผาผลาญอาหาร ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กโทรไลต์ เมแทบอไลต์ ตัวบ่งชี้การอักเสบ และความเครียด ซึ่งสามารถวัดได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่ต้องใช้เข็ม เหงื่อจากเซ็นเซอร์แบบสวมใส่ต่างจากการตรวจเลือดแบบเป็นช่วงๆ ตรงที่ให้ข้อมูลพลวัตต่างๆ เช่น ปฏิกิริยาของร่างกายต่อสิ่งกระตุ้น (ความร้อน ภาระ) และความเร็วในการฟื้นตัว สำหรับ "นาฬิกาอายุ" ไม่เพียงแต่ "จำนวน" โมเลกุลในแต่ละครั้งเท่านั้นที่มีความสำคัญ แต่ยังรวมถึงโปรไฟล์การตอบสนองด้วย เช่น แอมพลิจูด ความเร็ว และรูปร่างของเส้นโค้งการฟื้นตัว เมื่อประกอบกับอัตราการเต้นของหัวใจ การหายใจ และอุณหภูมิแกนกลาง สิ่งเหล่านี้จะกลายเป็น "ภาพเหมือน" ดิจิทัลของความยืดหยุ่น ซึ่งเป็นกุญแจสำคัญในการรักษาเฉพาะบุคคล

วัดอะไรกันแน่ และตีความอย่างไร?

ในโครงการนำร่อง ทีมงานได้เปรียบเทียบ:

• โมเลกุลในเหงื่อ: ไบโอมาร์กเกอร์ชุดใหม่ที่บ่งชี้ถึงอายุทางชีวภาพและการตอบสนองต่อความเครียด
• สรีรวิทยา: อัตราการเต้นของหัวใจ การหายใจ อุณหภูมิแกนกลาง (ผ่านแคปซูลรับความรู้สึกที่กลืนเข้าไป) พารามิเตอร์ของผิวหนัง
• ความทนทานและ “การต้านทานความร้อน”: วงจรและการฟื้นตัวที่ควบคุมอุณหภูมิ
  จากนั้นข้อมูลจะถูกนำมารวมกันเป็นแบบจำลองความต้านทานต่ออายุ ซึ่งได้รับการตรวจสอบความถูกต้องตามกลุ่มอายุและการทำซ้ำ เป้าหมายคือเครื่องมือที่มีมูลค่าเพิ่มทางคลินิก ซึ่งแพทย์ผู้รักษาสามารถใช้งานและเข้าใจได้ง่าย

สิ่งนี้จะมีประโยชน์อะไรในวันพรุ่งนี้

• การวางแผนการแทรกแซง การประเมินอายุและสภาพร่างกายสำรองก่อนการผ่าตัดหรือการดูแลผู้ป่วยหนัก เพื่อประเมินความเสี่ยงได้แม่นยำยิ่งขึ้น
• การฟื้นฟูสมรรถภาพและเวชศาสตร์การกีฬา ติดตามความยืดหยุ่นของร่างกายเป็นระยะ ปรับน้ำหนักให้เหมาะสม และติดตามน้ำหนักที่มากเกินไป
• ผู้สูงอายุและโรคเรื้อรัง: ระบุ 'ช่องว่าง' ในความสามารถในการฟื้นตัวได้นานก่อนเกิดเหตุการณ์ทางคลินิกและปรับการรักษาเฉพาะบุคคล

สรุปสั้นๆ สิ่งสำคัญ

• AGE RESIST มองหาไบโอมาร์กเกอร์ของอายุทางชีวภาพและความยืดหยุ่นในเหงื่อ และฝึกให้เซ็นเซอร์ที่สวมใส่ได้ "อ่าน" สิ่งเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง
• โครงการนี้นำโดย ETH Zürich, Empa, Caltech และ Basel Clinics และได้รับทุนสนับสนุนจาก SNSF เป้าหมายคือการสร้าง "นาฬิกา" เฉพาะช่วงอายุสำหรับการแพทย์เฉพาะบุคคล
• ในโครงการนำร่อง - เยี่ยมชม 3 ครั้ง โหลดการหมุนเวียนที่ความร้อนอ่อน แคปซูลรับความรู้สึกสำหรับอุณหภูมิแกนกลาง การชดเชย 200 ฟรังก์สวิส

ที่มา: หน้า Empa เกี่ยวกับโครงการAGE RESIST