Cara menentukan usia biologis dan ketahanan stres menggunakan analisis keringat

Usia kronologis tidak banyak mencerminkan kondisi tubuh yang sebenarnya: dua orang dengan usia yang sama dapat sangat berbeda dalam hal daya tahan, risiko, dan respons terhadap pengobatan. Tim yang terdiri dari ETH Zürich, Empa, Caltech, dan Rumah Sakit Universitas Basel meluncurkan proyek AGE RESIST (Jam Usia untuk RESIlience in SweaT): para ilmuwan ingin mempelajari cara menilai usia biologis dan "ketahanan" (resistensi terhadap stres dan ketegangan) secara akurat dan mudah berdasarkan molekul dalam keringat yang terus-menerus dikumpulkan oleh sensor yang dapat dikenakan. Idenya adalah mengubah panel laboratorium yang kompleks menjadi "jam usia" yang praktis pada kulit untuk mempersonalisasi keputusan medis dan mengurangi efek samping pengobatan. Proyek ini didanai oleh Yayasan Sains Nasional Swiss (SNSF).

Latar Belakang Penelitian

Usia kalender (kronologis) merupakan prediktor yang buruk untuk kondisi tubuh yang sebenarnya - daya tahan, kerentanan terhadap penyakit, dan toleransi terhadap pengobatan. Itulah sebabnya "jam" usia biologis telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir. Namun, banyak di antaranya yang mengandalkan panel laboratorium yang mahal (darah, "omics"), memberikan hasil secara episodik, dan belum selalu terbukti memiliki nilai tambah klinis. Dengan latar belakang ini, proyek AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, Rumah Sakit Universitas Basel) menawarkan cara yang berbeda: mencari biomarker baru dalam keringat dan membacanya secara terus-menerus dengan sensor yang dapat dikenakan untuk menilai tidak hanya "usia" tetapi juga ketahanan - resistensi terhadap stres dan tingkat pemulihan. Pendekatan "jam" ini dirancang sebagai alat untuk mempersonalisasi terapi: untuk memilih intensitas intervensi yang sesuai dengan kondisi fisik pasien yang sebenarnya dan dengan demikian mengurangi efek samping. Proyek ini didanai oleh Yayasan Sains Nasional Swiss (SNSF).

Mengapa berkeringat? Berkeringat memberikan gambaran yang mudah dipahami tentang fisiologi: elektrolit, metabolit, penanda stres dan peradangan yang dapat diukur tanpa jarum dan secara langsung. Platform antarmuka kulit telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir, dengan patch elektrokimia fleksibel, kolektor mikrofluida, dan sensor multi-jam yang mampu melacak dinamika analit, bukan hanya nilai statis. Hal ini penting untuk ketahanan: bukan konsentrasi absolut yang diprediksi, melainkan profil respons terhadap panas/beban dan bentuk "kurva pemulihan" yang berkaitan dengan detak jantung, pernapasan, dan suhu inti.

Di AGE RESIST, ide ini sedang dipraktikkan: tim sedang mengembangkan sensor keringat portabel, menguji prototipe di ruang iklim, dan menggabungkan sinyal molekuler dengan fisiologi (detak jantung, laju pernapasan, suhu inti, dll.) untuk melatih model usia+ketahanan. Proyek ini dipimpin oleh Noé Brasier (ETH Zürich); di sisi Empa, Simon Annaheim bertanggung jawab atas departemen sensorik. Hasil yang diharapkan adalah "skala usia" yang praktis untuk klinik, yang membantu merencanakan perawatan dan rehabilitasi berdasarkan usia fisiologis, alih-alih usia paspor.

Konteksnya lebih luas daripada satu proyek: "jam" klasik—epigenetik, transkriptomik, proteomik—berkembang pesat, tetapi pada tahun 2024-2025, keterbatasan dan "kalibrasi ulang" mereka (ketergantungan pada komposisi sel darah, konfigurasi ulang model untuk populasi yang berbeda, portabilitas ke klinik) sedang dibahas secara aktif. Gagasan "jam" keringat/yang dapat dikenakan, yang pertama kali diusulkan secara sistematis dalam agenda akademis pada tahun 2023, hanya menutup kesenjangan antara biomarker laboratorium dan pemantauan sehari-hari: gagasan ini berupaya menangkap sisi dinamis penuaan—kemampuan sistem untuk merespons tantangan dan pulih.

Bagaimana cara kerjanya

Para peneliti sedang mengembangkan sensor keringat portabel yang secara bersamaan membaca biomarker molekuler baru dan menggabungkannya dengan parameter fisiologis (detak jantung, laju pernapasan, suhu inti, dll.). Menurut Simon Annaheim dari laboratorium Biomimetic Membranes and Textiles (Empa), presisi sensor kulit memungkinkan data yang berkelanjutan dan andal tentang kondisi tubuh. Tim sedang menguji prototipe di ruang iklim tempat panas dan beban dapat diukur secara terukur. Berdasarkan aliran data ini, sebuah algoritma "clockwork" akan dilatih yang menghubungkan kemampuan untuk mengatasi beban dan pemulihan dengan usia dan ketahanan biologis.

Siapa yang berada di balik proyek ini dan apa yang akan diubahnya?

Pemrakarsanya adalah Dr. Noé Brazier (ETH Zürich, Institute of Translational Medicine); proyek ini melibatkan spesialis klinis, sensorik, dan material dari rumah sakit ETH, Empa, Caltech, dan Basel. Jika "jam tangan" ini menunjukkan reproduktifitas dan nilai prediktif, jam tangan ini dapat digunakan untuk memilih intensitas terapi dan rehabilitasi berdasarkan usia "fisiologis", alih-alih paspor - dari onkologi dan kardiologi hingga ortopedi dan geriatri. Idealnya, hal ini mengurangi "pengobatan berlebih", efek samping, dan hilangnya kesempatan untuk intervensi tepat waktu.

Merekrut Relawan: Apa yang Akan Dialami Peserta

Rekrutmen untuk studi percontohan saat ini sedang berlangsung. Mereka mencari pria dan wanita yang bersedia berolahraga selama kurang lebih 1 jam, berusia 44-54 atau 60-70 tahun, dengan BMI < 30 dan fasih berbahasa Jerman atau Inggris. Biaya partisipasi: penilaian kebugaran fisik (spiroergometri), penilaian usia biologis, hasil tes darah, dan kompensasi sebesar 200 CHF (termasuk biaya perjalanan). Lokasi studi adalah Empa, St. Gallen. Prosedur ini mencakup tiga kunjungan (total sekitar 6 jam): skrining; kunjungan utama dengan latihan bersepeda dengan pemanasan ringan dan jeda (keringat diambil, sementara parameter dicatat dengan sensor non-invasif); kunjungan singkat terakhir untuk memeriksa pelepasan kapsul sensor guna memantau suhu "inti". Data bersifat rahasia; tidak ada manfaat medis yang dijanjikan kepada peserta.

Mengapa berkeringat?

Keringat adalah "jendela" menuju metabolisme: keringat mengandung elektrolit, metabolit, peradangan, dan penanda stres, yang dapat diukur secara terus-menerus tanpa jarum. Tidak seperti tes darah episodik, keringat dari sensor yang dapat dikenakan memberikan dinamika - bagaimana tubuh bereaksi terhadap stimulus (panas, beban) dan seberapa cepat tubuh pulih. Untuk "age watch", yang penting bukan hanya "berapa banyak" molekul pada suatu waktu, tetapi juga profil respons: amplitudo, kecepatan, dan bentuk kurva pemulihan. Bersama dengan detak jantung, pernapasan, dan suhu inti, hal ini berubah menjadi "potret" digital ketahanan - kunci untuk perawatan yang dipersonalisasi.

Apa sebenarnya yang diukur dan bagaimana cara menafsirkannya?

Dalam uji coba, tim membandingkan:

• Molekul dalam keringat: serangkaian kandidat biomarker baru untuk usia biologis dan respons stres.
• Fisiologi: Denyut jantung, pernapasan, suhu inti (melalui kapsul sensorik yang ditelan), parameter kulit.
• Daya tahan dan "ketahanan panas": siklus dan pemulihan yang dikontrol secara termal.
  Data tersebut kemudian digabungkan menjadi model ketahanan usia yang divalidasi di seluruh kelompok usia dan pengulangan. Tujuannya adalah menghasilkan alat dengan nilai tambah klinis yang mudah digunakan dan dipahami oleh para klinisi.

Dimana ini bisa berguna besok

• Perencanaan intervensi. Menilai usia dan cadangan "fisiologis" sebelum operasi atau perawatan intensif untuk menentukan dosis risiko secara lebih akurat.
• Rehabilitasi dan kedokteran olahraga. Pantau ketahanan dari waktu ke waktu, sesuaikan beban seiring waktu, dan pantau kelebihan beban.
• Geriatri dan Penyakit Kronis: Identifikasi 'kesenjangan' dalam ketahanan jauh sebelum kejadian klinis dan personalisasikan pengobatan.

Singkatnya - hal utama

• AGE RESIST mencari biomarker usia biologis dan ketahanan dalam keringat dan melatih sensor yang dapat dikenakan untuk “membacanya” secara terus-menerus.
• Proyek ini dipimpin oleh ETH Zürich, Empa, Caltech, dan Klinik Basel, serta didanai oleh SNSF. Tujuannya adalah menciptakan "jam" khusus usia untuk pengobatan yang dipersonalisasi.
• Dalam uji coba - 3 kunjungan, beban bersepeda pada panas lunak, kapsul sensorik untuk suhu inti, kompensasi 200 CHF.

Sumber: Halaman Empa tentang proyek AGE RESIST.