汗の分析から生物学的年齢とストレス耐性を決定する方法

実年齢は、身体の実際の状態をほとんど示しません。同じ年齢の人でも、持久力、リスク、治療への反応は大きく異なる可能性があります。ETHチューリッヒ、Empa、カリフォルニア工科大学、バーゼル大学病院からなるチームは、AGE RESIST（汗の抵抗力を表す年齢計）プロジェクトを立ち上げました。このプロジェクトでは、ウェアラブルセンサーによって継続的に収集される汗中の分子に基づいて、生物学的年齢と「レジリエンス」（ストレスや緊張への抵抗力）を正確かつ容易に評価する方法を研究しています。このプロジェクトの目的は、複雑な臨床検査パネルを皮膚上の便利な「年齢計」に変換し、医療判断を個別化し、治療の副作用を軽減することです。このプロジェクトは、スイス国立科学財団（SNSF）の資金提供を受けています。

研究の背景

暦年齢（暦年齢）は、身体の実際の状態、すなわち持久力、疾患への脆弱性、治療への耐性を予測する上で、あまり有効ではありません。そのため、近年、生物学的年齢「時計」が急速に発展しています。しかし、それらの多くは高価な臨床検査パネル（血液検査や「オミクス」）に依存し、結果も不定期で、必ずしも臨床的な付加価値が証明されているわけではありません。こうした背景から、AGE RESISTプロジェクト（ETHチューリッヒ、Empa、Caltech、バーゼル大学病院）は、異なる方法を提案しています。汗に含まれる新たなバイオマーカーを探索し、ウェアラブルセンサーで継続的に読み取ることで、「年齢」だけでなく、レジリエンス（ストレス耐性と回復率）も評価します。この「時計」アプローチは、治療を個別化するためのツールとして構想されています。つまり、患者の実際の身体状態に合わせて介入の強度を選択し、副作用を軽減することです。このプロジェクトは、スイス国立科学財団（SNSF）の資金提供を受けています。

なぜ汗をかくのか？それは、電解質、代謝物、ストレスや炎症のマーカーなど、生理機能を知るための便利な手段となるからです。これらは針を使わずにリアルタイムで測定できます。近年、皮膚インターフェースプラットフォームは飛躍的に進歩し、柔軟な電気化学パッチ、マイクロ流体コレクター、そして分析対象物質の動態を静的な値だけでなく追跡できる長時間持続センサーが登場しています。これはレジリエンスにとって重要です。予測されるのは絶対濃度ではなく、熱や負荷に対する反応のプロファイル、そして心拍数、呼吸数、体幹体温と連動した「回復曲線」の形状なのです。

AGE RESISTでは、このアイデアを実践に移しています。チームは携帯型発汗センサーを開発し、人工気候室でプロトタイプを試験し、分子信号と生理学的情報（心拍数、呼吸数、体幹温度など）を組み合わせて、年齢とレジリエンス（回復力）のモデルを訓練しています。このプロジェクトはNoé Brasier（ETHチューリッヒ）が主導し、Empa側ではSimon Annaheimがセンサー部門を担当しています。期待される成果は、クリニックにとって便利な「年齢スケール」を提供することで、パスポート年齢ではなく生理学的年齢に基づいた治療やリハビリテーションの計画を支援することです。

文脈は一つのプロジェクトにとどまりません。エピジェネティック、トランスクリプトミクス、プロテオームといった古典的な「時計」は急速に発展していますが、2024年から2025年には、その限界と「再調整」（血球構成への依存、異なる集団に向けたモデルの再構成、臨床への移植性）が活発に議論されるでしょう。2023年に学術アジェンダにおいて初めて体系的に提案された汗やウェアラブル「時計」というアイデアは、実験室バイオマーカーと日常的なモニタリングとの間のギャップを埋めるものであり、老化の動的な側面、つまりシステムが課題に反応し回復する能力を捉えることを目指しています。

仕組み

研究者たちは、新たな分子バイオマーカーを同時に読み取り、それらを生理学的パラメータ（心拍数、呼吸数、体幹温度など）と組み合わせる携帯型発汗センサーを開発しています。生体模倣膜・繊維（Empa）研究所のサイモン・アナハイム氏によると、この皮膚センサーの精度により、身体の状態に関する継続的かつ信頼性の高いデータが得られるとのことです。研究チームは、熱と負荷を負荷できる人工気候室でプロトタイプをテストしています。これらのデータストリームに基づいて、「時計仕掛け」のアルゴリズムを学習させ、負荷への対応能力と回復能力を生物学的年齢および回復力と関連付けます。

このプロジェクトの背後には誰がいるのでしょうか？そしてこのプロジェクトによって何が変わるのでしょうか？

このプロジェクトを発起したのは、ETHチューリッヒ、トランスレーショナル・メディシン研究所のノエ・ブレイジャー博士です。ETH、Empa、カリフォルニア工科大学、バーゼルの各病院の臨床、感覚、材料の専門家が参加しています。この「ウォッチ」が再現性と予測価値を実証すれば、腫瘍学、心臓病学、整形外科、老年医学など、あらゆる分野で、パスポートではなく「生理的」年齢に基づいて治療とリハビリテーションの強度を選択するために活用できるようになります。理想的には、これにより「過剰治療」、副作用、そして適切な介入の機会の喪失が軽減されます。

ボランティア募集：参加者が体験すること

パイロットスタディの参加者募集が現在進行中です。参加者は、44～54歳または60～70歳で、BMI30未満、ドイツ語または英語を流暢に話せる、約1時間の運動に意欲のある男女です。参加費用は、体力評価（スパイロエルゴメトリー）、生物学的年齢評価、血液検査結果、および200スイスフラン（交通費を含む）の参加費です。研究実施地はザンクト・ガレンのEmpaです。研究は3回の訪問（合計約6時間）で構成されます。スクリーニング、穏やかな加温でのサイクリング運動と休憩（発汗量を測定し、非侵襲性センサーでパラメータを記録します）、そして「体幹」温度モニタリング用のセンサーカプセルの取り外しを確認するための最後の短時間訪問です。データは機密情報として扱われ、参加者への医学的利益は約束されていません。

なぜ汗をかくのか？

汗は代謝の「窓」です。電解質、代謝物、炎症、ストレスマーカーが含まれており、これらは針を使わずに継続的に測定できます。一時的な血液検査とは異なり、ウェアラブルセンサーから得られる汗は、体が刺激（熱、負荷）にどのように反応し、どれだけ速く回復するかというダイナミクスを提供します。「年齢監視」では、一度にどれだけの分子が汗をかくかだけでなく、反応プロファイル、つまり回復曲線の振幅、速度、形状も重要です。心拍数、呼吸数、体幹体温と組み合わせることで、これは回復力のデジタル「ポートレート」となり、個別化治療の鍵となります。

正確には何を測定し、どのように解釈するのでしょうか?

パイロットでは、チームは次のものを比較します。

• 汗の中の分子: 生物学的年齢とストレス反応の候補バイオマーカーの新たなセット。
• 生理機能: 心拍数、呼吸、体幹温度（飲み込んだ感覚カプセル経由）、皮膚パラメータ。
• 持久力と「耐熱性」：温度制御されたサイクリングと回復。
  これらのデータは、年齢層や反復回数を問わず検証可能な加齢耐性モデルに統合されます。目指すのは、臨床的に付加価値があり、臨床医にとって使いやすく理解しやすいツールです。

明日役立つこと

• 介入計画。手術や集中治療の前に「生理的」年齢と予備力を評価し、リスクをより正確に評価します。
• リハビリテーションとスポーツ医学。時間の経過に伴う回復力のモニタリング、負荷の適切な調整、過負荷のモニタリングを行います。
• 老年医学と慢性疾患: 臨床的出来事が起こるずっと前に回復力の「ギャップ」を特定し、治療を個別化します。

簡単に言うと、主なもの

• AGE RESIST は、汗の中に生物学的年齢と回復力のバイオマーカーを探し、ウェアラブル センサーがそれを継続的に「読み取る」ようにトレーニングします。
• このプロジェクトは、ETHチューリッヒ、Empa、Caltech、バーゼルクリニックが主導し、SNSFの資金提供を受けています。目標は、個別化医療のための年齢に応じた「時計」の開発です。
• パイロットでは、3 回の訪問、ソフトヒートでのサイクリング負荷、体幹温度の感覚カプセル、補償 200 CHF。

出典: Empa のAGE RESISTプロジェクトに関するページ。