你的免疫系統老化有多快？科學家打造「免疫老化時鐘」揭密

隨著年齡增長，我們的免疫系統也會逐漸老化，這使得我們更容易受到感染、疫苗效果降低，並增加罹患自體免疫疾病等免疫相關疾病的風險。為了更深入瞭解免疫系統隨年齡變化的具體過程以及哪些因素會觸發或加速老化，我們必須聚焦於免疫系統的核心角色——免疫細胞。德國亥姆霍茲感染研究中心（HZI）的楊立教授團隊開發了一款人工智慧驅動的電腦模型，首次揭示了細胞層面的老化過程。

楊立教授是個人化醫學計算生物學部門的主任，同時也是感染醫學研究中心（CiiM）的負責人。他的團隊致力於解答一個關鍵的研究問題：老化如何影響不同型別的免疫細胞？為此，研究人員分析了數千份轉錄組資料集，這些資料集記錄了特定時間內細胞中所有活躍的基因，涵蓋了五種不同的免疫細胞型別。這些資料來自公開資料庫和科學文獻，總共檢視了超過200萬個單一免疫細胞的資料，這些細胞來自約1,000名年齡介於18至97歲的健康個體。

基於這龐大的資料集，團隊開發了一款機器學習模型，用於追蹤細胞老化過程，並將其命名為「單細胞免疫老化時鐘」。這款計算工具能夠描繪免疫細胞隨時間變化的軌跡。楊立教授解釋：「我們成功識別了每種免疫細胞型別中與重要免疫過程相關的特定基因，這些基因的活性會隨著老化而改變。這些基因不僅作為特定免疫細胞型別的標記，也在模型的後續應用中成為參考依據。」

值得一提的是，這些基因在發炎過程的發展中扮演了關鍵角色。楊立教授指出：「眾所周知，老化過程與發炎密切相關，我們的研究再次證實了這一點。」研究團隊進一步將這款老化時鐘應用於兩項案例研究中，分別探討COVID-19感染和結核病疫苗接種對不同免疫細胞型別老化過程的影響。

在COVID-19患者的案例中，老化過程僅在單核細胞中顯現，且病情較輕的患者老化程度明顯較低。楊立教授表示：「研究結果顯示，嚴重感染可能導致免疫細胞加速老化，但好訊息是，這些變化似乎是可逆的。隨著患者逐漸康復，單核細胞約在三週後開始恢復到原本的年齡狀態。」

在第二項案例中，研究團隊使用老化時鐘觀察接種結核病疫苗者的免疫細胞年齡，發現了一個有趣的關聯：疫苗對CD8 T細胞的影響取決於體內的發炎程度。在發炎程度較高的個體中，疫苗反而對免疫細胞具有「回春」效果。

楊立教授總結：「單細胞免疫老化時鐘首次為我們提供了關於不同免疫細胞型別老化過程的驚人洞察。這是一個強大的工具，未來可用於揭示免疫老化的更多動態，深入瞭解感染和疫苗的影響，並開發促進健康老化的新療法與預防措施。」

研究團隊已將單細胞免疫老化時鐘公開，供進一步研究使用（https://github.com/CiiM-Bioinformatics-group/scImmuAging）。