Krevní test odhalí vaši kondici i potenciál k zotavení: Vědci propojili tisíce molekulárních signálů

Vědci z MIT, GE HealthCare a Vojenské akademie Spojených států ve West Pointu vyvinuli průlomový výpočetní model, který propojuje tisíce molekulárních signálů v krvi s úrovní fyzické zdatnosti.

Vědci z MIT, GE HealthCare a Vojenské akademie Spojených států ve West Pointu vyvinuli průlomový výpočetní model, který propojuje tisíce molekulárních signálů v krvi s úrovní fyzické zdatnosti. Tento objev by mohl přinést nové poznatky o biologických procesech podporujících fyzický výkon a urychlit zotavení po zranění či nemoci.

Pro vytvoření modelu analyzovali výzkumníci více než 50 000 biomarkerů u 86 kadetů Vojenské akademie, kteří se připravovali na vojenskou soutěž. Z těchto dat se jim podařilo identifikovat molekulární dráhy, které zřejmě přispívají k vyšší úrovni fyzické zdatnosti. Ernest Fraenkel z MIT zdůraznil, že cílem bylo najít markery s pravděpodobným kauzálním vztahem k fyzické zdatnosti, nikoli jen statistické korelace.

Tyto biomarkery, měřitelné z krevních vzorků, by mohly sportovcům, lidem s chronickým onemocněním nebo dlouhodobým zraněním poskytnout cenné informace. Pomohly by jim zaměřit úsilí na konkrétní oblasti, snížit riziko zranění, urychlit zotavení nebo zlepšit jejich výkonnostní strop nad rámec konvenčních měření. Studie, jejímž hlavním autorem je Azar Alizadeh z GE HealthCare, byla publikována v časopise Communications Biology.

Na rozdíl od jednoduchých rysů, jako je výška, je fyzická zdatnost komplexní vlastnost ovlivněná mnoha genetickými, fyziologickými a environmentálními faktory. Vědci se proto zaměřili na identifikaci těchto faktorů. Během tříměsíční studie odebírali dobrovolníkům krev před a po intenzivním cvičení a měřili další parametry, jako je svalová hmota a VO2 max. Z krevních vzorků získali data o DNA metylaci, messenger RNA a tisících proteinů a malých molekul.

Namísto pouhého hledání korelací mezi biomarkery a výkonem na Armádním bojovém testu zdatnosti (ACFT) – který zahrnuje běh na 3,2 km, mrtvý tah a sprint-tah-nos – vytvořili vědci síťový model interakcí mezi markery. Tento model, nazvaný PhenoMol, jim umožnil identifikovat více než 100 biomarkerů spojených s výkonem na ACFT. Předpovědi zdatnosti založené na těchto biomarkerech byly výrazně přesnější než u modelů bez síťových propojení a srovnatelné s modely založenými na VO2 max a svalové hmotě.

Identifikované biomarkery se seskupily do několika buněčných drah, včetně těch zapojených do srážení krve a komplementové kaskády (součást imunitního systému, která odstraňuje poškozené buňky). Tyto systémy pravděpodobně pomáhají při zotavení z poškození tkání a při reakci na stres během cvičení. Další významné shluky zahrnovaly molekuly související s močovinovým cyklem (eliminace amoniaku) a funkcí mitochondrií (generování energie v buňkách).

Výzkumníci nyní plánují hlouběji prozkoumat, které markery ukazují aktuální kondici a které odhalují potenciální úroveň zdatnosti. To by mohlo pomoci odhalit skryté silné stránky, které se nemusí projevit v tradičních testech. Tento přístup by mohl být přínosný nejen pro sportovní trénink, ale i pro rehabilitaci po zranění nebo nemoci, například u starších lidí po mrtvici, nebo pro sledování úbytku či nárůstu kapacity během stárnutí. Molekulární markery zdatnosti by také mohly být využity v klinických studiích k testování účinnosti doplňků stravy a fitness programů. Cílem je zúžit počet biomarkerů na několik klíčových, které by bylo možné snadno měřit z krevního vzorku pro široké použití.