来自杜克健康中心和明尼苏达大学的研究人员最近发现，通过测量血液中特定的微小遗传分子，可以高置信度地预测一位老年人是否能在未来两年内存活。
这些微观的“预言家”属于一个庞大的遗传分子家族，称为小非编码RNA。长期以来，科学界在很大程度上忽视了这些分子在人类健康中的作用。最近，小非编码RNA中著名的一类——微小RNA（miRNA）——终于获得了应有的认可，其发现者荣获了2024年诺贝尔奖。
但这项新研究将焦点转向了小非编码RNA家族中一个更为神秘的成员：PIWI相互作用RNA，简称piRNA。
这些稍长且更复杂的RNA片段通常负责调节我们的免疫系统、身体发育和组织再生。如今，它们被证明是人类长寿的有力生物标志物。
“这些小型RNA就像身体里的微观管理者，帮助控制许多影响健康和衰老的过程，”该研究的资深作者、杜克大学医学院的Virginia Byers Kraus教授说。“我们才刚刚开始了解它们有多么强大，”她补充道。
算法如何解锁血液的秘密
你可能会好奇科学家是如何在混乱的人血液中精准定位到如此特定的信号的。答案在于他们庞大的数据量以及对人工智能的巧妙运用。
研究团队分析了超过1200名老年人的血液样本，他们的年龄均在71岁以上。这些参与者来自一项长期进行的、基于北卡罗来纳州的健康研究。为了追踪哪些人存活、哪些人去世，研究人员将参与者的记录与国家死亡数据库进行了关联。
接着，他们将海量信息输入到一个先进的机器学习模型中。他们让人工智能分析了187个不同的临床因素——如身体质量指数、血压和吸烟史——以及828种不同的小RNA分子。
研究人员使用了一种名为因果建模的先进人工智能。需要明确的是：科学的黄金法则是，如果没有进行严格控制的实验，通常无法确切证明因果关系。但这种特定的机器学习所做的，远不止是发现基本的、微弱的关联。
它利用复杂的因果图论，在数学上过滤掉统计上的“乘客”，并分离出最可能对结果产生影响的生物学“驱动因素”。虽然这种算法不能取代实际的实验室实验，但它为科学家提供了一份高度可信的路线图，指明了哪些分子实际上在操纵人类的衰老进程。
人工智能揭示，仅仅六种特定piRNA所组成的独特特征，就能以高达86%的准确率预测两年的生存率。
当研究人员在第二个完全独立的老年人群体中测试这六种分子的特征时，预测结果仍然完美吻合。
“最让我们惊讶的是，如此强大的信号竟然来自一次简单的血液检测，”Kraus说。
更多的piRNA意味着更短的寿命？
那么，你是希望体内的这些piRNA多一些还是少一些呢？如果你想活得更久，你肯定希望它们少一些。
研究人员一致发现，活过两年标记的参与者，其血液中这些特定piRNA的水平较低。
这听起来可能有些反直觉。如果这些分子管理着免疫系统，那么拥有更多难道不是好事吗？科学家认为，未必如此。
“我们对血液中的piRNA知之甚少，但我们看到的是，某些特定piRNA的水平较低更好，”Kraus指出。
“当这些分子以较高水平存在时，可能预示着身体的某些方面出了问题，”她解释道。
这一发现实际上与生物学家在其他物种身上观察到的情况完全吻合。在实验室中，使用像秀丽隐杆线虫这样的简单生物体——一种常用于衰老研究的微小蛔虫——科学家只需降低其全身的piRNA水平，就能使该生物的寿命延长一倍。当科学家降低果蝇特定组织中的piRNA活性时，也观察到了类似的寿命延长。
在人类中，计数piRNA轻松击败了传统的医学测试。对于短期的两年生存预测，这些微小分子的预测准确性远超年龄、胆固醇、体力活动以及其他180多种临床测量指标。
然而，该研究确实指出了一个缺点。当研究人员试图预测更长的时间范围——如五年或十年——的生存率时，piRNA的预测能力开始减弱。对于十年的展望，诸如身体活动能力等日常生活方式因素变得比RNA重要得多。
健康老龄化的未来
如果医生能告诉你，你在未来两年内面临很高的健康衰退风险，你实际上能做些什么呢？这正是驱动这项研究下一阶段的问题。
由于piRNA能提供我们身体如何在细胞层面衰老的精确、实时的快照，它们成为了医疗干预的完美靶点。
杜克大学和明尼苏达大学的研究人员想知道我们是否能主动改变我们的piRNA水平。他们计划研究特定的生活方式调整、新的医疗方法或流行的药物，如GLP-1减肥药，是否能够成功降低血液中这些小RNA的水平。
他们还计划比较血液中自由漂浮的piRNA数量与封锁在我们身体组织内的piRNA水平，以确切了解这些“微观管理者”是如何工作的。
最终，科学家们不仅仅是想构建一个病态的生物学倒计时。他们希望在灾难性的身体衰退迹象显现之前，捕捉到那些无形的预警信号。
“理解其中的原因，可能会为促进健康老龄化的疗法开辟新的可能性，”Kraus说。
一项简单的、微创的血液检测，可能很快成为老年人常规护理的一部分，为老年人提供一个关键的预警信号，以便他们改变方向并保护自己的健康。
研究人员已将他们的发现发表在《衰老细胞》期刊上。
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