Một nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu Lây nhiễm Helmholtz (HZI), Đức, đã phát triển một mô hình máy học tiên tiến có khả năng theo dõi tốc độ lão hóa của hệ miễn dịch con người ở mức độ từng tế bào riêng lẻ.

Công cụ mang tên "Đồng hồ lão hóa miễn dịch đơn bào" được kỳ vọng sẽ mở ra hướng đi mới trong việc chẩn đoán và điều trị các bệnh liên quan đến miễn dịch và tuổi tác.

Giải mã lão hóa ở cấp độ tế bào

“Khi chúng ta già đi, hệ miễn dịch cũng trở nên lão hóa khiến cơ thể dễ mắc bệnh, phản ứng với vắc-xin kém hơn và tăng nguy cơ các bệnh tự miễn”, giáo sư Yang Li, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết.

Để hiểu rõ hơn về cơ chế này, nhóm nghiên cứu đã phân tích hơn hai triệu tế bào miễn dịch đơn lẻ được trích xuất từ mẫu máu của khoảng 1.000 người khỏe mạnh ở độ tuổi từ 18 đến 97. Thông qua hàng nghìn bộ dữ liệu biểu hiện gen của 5 loại tế bào miễn dịch khác nhau, các nhà khoa học đã xây dựng được mô hình AI có khả năng dự đoán “tuổi sinh học” của từng tế bào.

Mô hình này cho phép các nhà khoa học xác định được các gene đặc trưng liên quan đến quá trình lão hóa ở mỗi loại tế bào, đồng thời phát hiện vai trò nổi bật của các gene gây viêm, một yếu tố được biết đến rộng rãi trong sự lão hóa sinh học.

Tác động từ Covid-19 và vắc-xin phòng bệnh lao

Đồng hồ lão hóa này sau đó được kiểm nghiệm thông qua hai nghiên cứu điển hình, đó là tác động của việc nhiễm Covid-19 và việc tiêm vắc-xin bệnh lao đến quá trình lão hóa.

Trường hợp đầu tiên là ở bệnh nhân Covid-19. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự lão hóa của các tế bào miễn dịch tập trung chủ yếu ở tế bào đơn nhân (monocyte), đặc biệt rõ rệt ở bệnh nhân mắc Covid-19 nặng.

"Kết quả của chúng tôi cho thấy các ca bệnh nhiễm trùng nặng có thể khiến các tế bào miễn dịch của chúng ta lão hóa nhanh hơn", bà Yang Li nói. "Nhưng - và đây là tin tốt - những thay đổi này dường như có thể đảo ngược khi sau khoảng 3 tuần bệnh nhân Covid-19 dần hồi phục, monocytes bắt đầu trở lại trạng thái tuổi ban đầu của chúng".

Trong nghiên cứu thứ hai, các nhà nghiên cứu đã sử dụng đồng hồ lão hóa để xem xét tác động của việc tiêm vắc-xin phòng bệnh lao. Nhóm nghiên cứu phát hiện rằng vắc-xin có thể giúp trẻ hóa tế bào T CD8 – một loại tế bào miễn dịch quan trọng – đặc biệt ở những người có mức độ viêm nhiễm cao. Điều này cho thấy tiềm năng của việc tiêm chủng như một biện pháp can thiệp nhằm điều chỉnh quá trình lão hóa tế bào miễn dịch.

“Đồng hồ lão hóa miễn dịch đơn bào là một công cụ mạnh mẽ giúp chúng tôi hiểu sâu hơn về động lực của quá trình lão hóa miễn dịch”, giáo sư Yang Li khẳng định. “Nó có thể được ứng dụng để đánh giá tác động của nhiễm trùng, tiêm vắc-xin, và từ đó định hình các chiến lược can thiệp nhằm thúc đẩy quá trình lão hóa lành mạnh”.