本技术涉及一种评估衰老程度的系统。
背景技术:
1、近年来,随着人口老龄化进程加快,精准评估生物体衰老状态的需求日益迫切。传统衰老评估方法主要依赖于端粒长度检测、β-半乳糖苷酶染色等生物学标志物,但这些方法存在检测周期长、灵敏度低、易受环境因素干扰等局限。
2、代谢组学是系统生物学的一个分支,它通过系统地分析生物系统中低分子量代谢物(<1500da)来研究机体全局代谢状态。代谢组学技术具有其独特的优势:1)能够对各类小分子代谢物实现高通量分析;2)作为基因-环境相互作用的终端产物,代谢物可敏感反映上游调控网络的微小扰动,并提供了机体生理状态的综合状态。因此,代谢组学在衰老研究中具有广阔的应用前景。
3、然而,尽管基于代谢组学的衰老评估技术展现出一定潜力,但其目前仍存在明显的局限性。现有研究大多聚焦于单一代谢通路的标志物,无法反映细胞代谢网络的整体状态;同时,传统方法尚未建立有效的多维度代谢信息整合分析模型,导致评估结果的可靠性受限。这些系统性缺陷使得代谢组学在衰老研究中的应用长期停留在实验室阶段,无法满足临床诊断和产业应用对快速、客观、可重复评估方案的迫切需求。因此,迫切需要开发新的技术和方法来克服这些限制,以推进代谢组学从实验室研究走向实际应用。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题,本技术的目的在于提供一种评估衰老程度的系统和方法。
2、具体来说,本技术涉及如下方面:
3、1.一种评估衰老程度的系统,其包括:
4、数据采集模块,其用于获取细胞的代谢组学数据;
5、数据处理模块,其用于将所述数据采集模块中获取的数据信息进行数据标准化处理;以及
6、计算细胞代谢组状态评分的模块,其用于将所述数据处理模块中处理后的数据信息进行计算,从而计算出细胞代谢组状态的评分(y)。
7、2.根据项1所述的系统,其中,所述细胞为人皮肤来源的细胞,优选地,所述细胞为hacat细胞。
8、3.根据项1或2所述的系统,其中,所述系统还包括:
9、分组模块,在所述分组模块中预存有默认的代谢组状态分组参数,并且依据所述分组参数,对所述计算得到的细胞代谢组状态的评分(y)进行分组,从而评估所述细胞的衰老程度。
10、4.根据项1-3中任一项所述的系统,其中:
11、所述代谢组学数据是指所检测的细胞中的多种代谢物的相对丰度;
12、优选地,所述多种代谢物包括选自schembl7285305、3-(5-乙酰氨基-2-羟基苯基)硫烷基-2-氧代丙酸、2-(4-硝基亚苄基)丙二腈、3-丁基-1-(羟甲基)-1-(4-甲基苯基)磺酰脲、n-(3-氧代-庚酰基)-高丝氨酸硫内酯、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、荤磺酸、s-(甲酰甲基)谷胱甘肽、4,6-二氧代庚酸、托萘酯、法倔唑、8-对香豆酰基-3,4-二氢-5,7-二羟基-4-苯基香豆素、穆沙诺龙e、紫檀醌、甲基丙基二硫醚、考布他汀、倍硫磷、2-氨基-3-硫烷基丙酸乙酯、8-(2-羟乙基)茶碱、2-氰乙基磷酸二氢酯中的任意两种或两种以上的代谢物。
13、5.根据项1-4中任一项所述的系统,其中:
14、在所述计算细胞代谢组状态评分的模块中,预先储存有基于现有数据库中代谢组学的数据拟合而成的用于计算细胞代谢组状态的评分(y)的公式。
15、6.根据项5所述的系统,其中:
16、所述公式为如下公式一:
17、
18、其中,y为计算出的细胞代谢组状态的评分,wj为无单位参数,x1为schembl7285305的相对丰度、x2为3-(5-乙酰氨基-2-羟基苯基)硫烷基-2-氧代丙酸的相对丰度、x3为2-(4-硝基亚苄基)丙二腈的相对丰度、x4为3-丁基-1-(羟甲基)-1-(4-甲基苯基)磺酰脲的相对丰度、x5为n-(3-氧代-庚酰基)-高丝氨酸硫内酯的相对丰度、x6为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的相对丰度、x7为荤磺酸的相对丰度、x8为s-(甲酰甲基)谷胱甘肽的相对丰度、x9为4,6-二氧代庚酸的相对丰度、x10为托萘酯的相对丰度、x11为法倔唑的相对丰度、x12为8-对香豆酰基-3,4-二氢-5,7-二羟基-4-苯基香豆素的相对丰度、x13为穆沙诺龙e的相对丰度、x14为紫檀醌的相对丰度、x15为甲基丙基二硫醚的相对丰度、x16为考布他汀的相对丰度、x17为倍硫磷的相对丰度、x18为2-氨基-3-硫烷基丙酸乙酯的相对丰度、x19为8-(2-羟乙基)茶碱的相对丰度、x20为2-氰乙基磷酸二氢酯的相对丰度;
19、其中,各代谢物的相对丰度是经标准化处理后的相对丰度。
20、7.根据项6所述的系统,其中:
21、w1选自-1.78828~-1.58828的任意数值,优选为-1.68828;
22、w2选自-0.57236~-0.37236中的任意数值,优选为-0.47236;
23、w3选自-0.31357~-0.11357中的任意数值,优选为-0.21357;
24、w4选自-0.27157~-0.07157中的任意数值,优选为-0.17157;
25、w5选自-0.26354~-0.06354中的任意数值,优选为-0.16354;
26、w6选自0.060306~0.260306中的任意数值,优选为0.160306;
27、w7选自-0.2284~-0.0284中的任意数值,优选为-0.1284;
28、w8选自-0.21574~-0.01574中的任意数值,优选为-0.11574;
29、w9选自-0.21279~-0.01279中的任意数值,优选为-0.11279;
30、w10选自-0.1982~0.0018中的任意数值,优选为-0.0982;
31、w11选自-0.19386~0.00614中的任意数值,优选为-0.09386;
32、w12选自-0.19232~0.00768中的任意数值,优选为-0.09232;
33、w13选自-0.19025~0.00975中的任意数值,优选为-0.09025;
34、w14选自-0.18644~0.01356中的任意数值,优选为-0.08644;
35、w15选自-0.014356~0.185644中的任意数值,优选为0.085644;
36、w16选自-0.019203~0.180797中的任意数值,优选为0.080797;
37、w17选自-0.17756~-0.02244中的任意数值,优选为-0.07756;
38、w18选自-0.17707~0.02293中的任意数值,优选为-0.07707;
39、w19选自-0.024151~0.175849中的任意数值,优选为0.075849;
40、w20选自-0.17573~0.02427中的任意数值,优选为-0.07573。
41、8.根据项3所述的系统,其中,在所述分组模块中预存的分组依据为:
42、当计算出的评分(y)为正数时,判定细胞趋向于正常状态;
43、当计算出的评分(y)为负数时,判定细胞趋向于衰老状态。
44、9.一种评估衰老程度的方法,其包括:
45、数据采集步骤,其用于获取细胞的代谢组学数据;
46、数据处理步骤,其用于将所述数据采集模块中获取的数据信息进行数据标准化处理;以及
47、计算细胞代谢组状态评分的步骤,其用于将所述数据处理步骤中处理后的数据信息进行计算,从而计算出细胞代谢组状态的评分(y)。
48、10.根据项9所述的方法,其中,所述细胞为人皮肤来源的细胞,优选地,所述细胞为hacat细胞。
49、11.根据项9或10所述的方法,其中,所述方法还包括:
50、分组步骤,在所述分组步骤中预存有默认的代谢组状态分组参数,并且依据所述分组参数,对所述计算得到的细胞代谢组状态的评分(y)进行分组,从而评估所述细胞的衰老程度。
51、12.根据项9-11中任一项所述的方法,其中:
52、所述代谢组学数据是指所检测的细胞中的多种代谢物的相对丰度;
53、优选地,所述多种代谢物包括选自schembl7285305、3-(5-乙酰氨基-2-羟基苯基)硫烷基-2-氧代丙酸、2-(4-硝基亚苄基)丙二腈、3-丁基-1-(羟甲基)-1-(4-甲基苯基)磺酰脲、n-(3-氧代-庚酰基)-高丝氨酸硫内酯、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、荤磺酸、s-(甲酰甲基)谷胱甘肽、4,6-二氧代庚酸、托萘酯、法倔唑、8-对香豆酰基-3,4-二氢-5,7-二羟基-4-苯基香豆素、穆沙诺龙e、紫檀醌、甲基丙基二硫醚、考布他汀、倍硫磷、2-氨基-3-硫烷基丙酸乙酯、8-(2-羟乙基)茶碱、2-氰乙基磷酸二氢酯中的任意两种或两种以上的代谢物。
54、13.根据项9-12中任一项所述的方法,其中:
55、在所述计算细胞代谢组状态评分的步骤中,预先储存有基于现有数据库中代谢组学的数据拟合而成的用于计算细胞代谢组状态的评分(y)的公式。
56、14.根据项13所述的方法,其中:
57、所述公式为如下公式一:
58、
59、其中,y为计算出的细胞代谢组状态的评分,wj为无单位参数,x1为schembl7285305的相对丰度、x2为3-(5-乙酰氨基-2-羟基苯基)硫烷基-2-氧代丙酸的相对丰度、x3为2-(4-硝基亚苄基)丙二腈的相对丰度、x4为3-丁基-1-(羟甲基)-1-(4-甲基苯基)磺酰脲的相对丰度、x5为n-(3-氧代-庚酰基)-高丝氨酸硫内酯的相对丰度、x6为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的相对丰度、x7为荤磺酸的相对丰度、x8为s-(甲酰甲基)谷胱甘肽的相对丰度、x9为4,6-二氧代庚酸的相对丰度、x10为托萘酯的相对丰度、x11为法倔唑的相对丰度、x12为8-对香豆酰基-3,4-二氢-5,7-二羟基-4-苯基香豆素的相对丰度、x13为穆沙诺龙e的相对丰度、x14为紫檀醌的相对丰度、x15为甲基丙基二硫醚的相对丰度、x16为考布他汀的相对丰度、x17为倍硫磷的相对丰度、x18为2-氨基-3-硫烷基丙酸乙酯的相对丰度、x19为8-(2-羟乙基)茶碱的相对丰度、x20为2-氰乙基磷酸二氢酯的相对丰度;
60、其中,各代谢物的相对丰度是经标准化处理后的相对丰度。
61、15.根据项14所述的方法,其中:
62、w1选自-1.78828~-1.58828的任意数值,优选为-1.68828;
63、w2选自-0.57236~-0.37236中的任意数值,优选为-0.47236;
64、w3选自-0.31357~-0.11357中的任意数值,优选为-0.21357;
65、w4选自-0.27157~-0.07157中的任意数值,优选为-0.17157;
66、w5选自-0.26354~-0.06354中的任意数值,优选为-0.16354;
67、w6选自0.060306~0.260306中的任意数值,优选为0.160306;
68、w7选自-0.2284~-0.0284中的任意数值,优选为-0.1284;
69、w8选自-0.21574~-0.01574中的任意数值,优选为-0.11574;
70、w9选自-0.21279~-0.01279中的任意数值,优选为-0.11279;
71、w10选自-0.1982~0.0018中的任意数值,优选为-0.0982;
72、w11选自-0.19386~0.00614中的任意数值,优选为-0.09386;
73、w12选自-0.19232~0.00768中的任意数值,优选为-0.09232;
74、w13选自-0.19025~0.00975中的任意数值,优选为-0.09025;
75、w14选自-0.18644~0.01356中的任意数值,优选为-0.08644;
76、w15选自-0.014356~0.185644中的任意数值,优选为0.085644;
77、w16选自-0.019203~0.180797中的任意数值,优选为0.080797;
78、w17选自-0.17756~-0.02244中的任意数值,优选为-0.07756;
79、w18选自-0.17707~0.02293中的任意数值,优选为-0.07707;
80、w19选自-0.024151~0.175849中的任意数值,优选为0.075849;
81、w20选自-0.17573~0.02427中的任意数值,优选为-0.07573。
82、16.根据项11所述的系统,其中,在所述分组步骤中预存的分组依据为:
83、当计算出的评分(y)为正数时,判定细胞趋向于正常状态;
84、当计算出的评分(y)为负数时,判定细胞趋向于衰老状态。
85、17.根据项1-8中任一项所述的系统在评估候选物质对衰老过程影响中的应用。
86、18.根据项17所述的应用,其中所述候选物质为抗衰老抗氧化活性物质。
87、19.一种评估候选物质对衰老过程影响的方法,其包括:
88、数据采集步骤,其用于获取经所述候选物质处理的细胞的代谢组学数据;
89、数据处理步骤,其用于将所述数据采集模块中获取的数据信息进行数据标准化处理;以及
90、计算细胞代谢组状态评分的步骤,其用于将所述数据处理步骤中处理后的数据信息进行计算,从而计算出细胞代谢组状态的评分(y)。
91、20.根据项19所述的方法,其中,所述细胞为人皮肤来源的细胞,优选地,所述细胞为hacat细胞。
92、21.根据项19或20所述的方法,其中,所述候选物质为抗衰老抗氧化活性物质。
93、22.根据项19-21中任一项所述的方法,其中,所述细胞还经博来霉素处理。
94、23.根据项19-22中任一项所述的方法,其中:
95、所述代谢组学数据是指所检测的细胞中的多种代谢物的相对丰度;;
96、优选地,所述多种代谢物包括选自schembl7285305、3-(5-乙酰氨基-2-羟基苯基)硫烷基-2-氧代丙酸、2-(4-硝基亚苄基)丙二腈、3-丁基-1-(羟甲基)-1-(4-甲基苯基)磺酰脲、n-(3-氧代-庚酰基)-高丝氨酸硫内酯、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、荤磺酸、s-(甲酰甲基)谷胱甘肽、4,6-二氧代庚酸、托萘酯、法倔唑、8-对香豆酰基-3,4-二氢-5,7-二羟基-4-苯基香豆素、穆沙诺龙e、紫檀醌、甲基丙基二硫醚、考布他汀、倍硫磷、2-氨基-3-硫烷基丙酸乙酯、8-(2-羟乙基)茶碱、2-氰乙基磷酸二氢酯中的任意两种或两种以上的代谢物。
97、24.根据项19-23中任一项所述的方法,其中:
98、在所述计算细胞代谢组状态评分的步骤中,预先储存有基于现有数据库中代谢组学的数据拟合而成的用于计算细胞代谢组状态的评分(y)的公式。
99、25.根据项24所述的方法,其中:
100、所述公式为如下公式一:
101、
102、其中,y为计算出的细胞代谢组状态的评分,wj为无单位参数,x1为schembl7285305的相对丰度、x2为3-(5-乙酰氨基-2-羟基苯基)硫烷基-2-氧代丙酸的相对丰度、x3为2-(4-硝基亚苄基)丙二腈的相对丰度、x4为3-丁基-1-(羟甲基)-1-(4-甲基苯基)磺酰脲的相对丰度、x5为n-(3-氧代-庚酰基)-高丝氨酸硫内酯的相对丰度、x6为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的相对丰度、x7为荤磺酸的相对丰度、x8为s-(甲酰甲基)谷胱甘肽的相对丰度、x9为4,6-二氧代庚酸的相对丰度、x10为托萘酯的相对丰度、x11为法倔唑的相对丰度、x12为8-对香豆酰基-3,4-二氢-5,7-二羟基-4-苯基香豆素的相对丰度、x13为穆沙诺龙e的相对丰度、x14为紫檀醌的相对丰度、x15为甲基丙基二硫醚的相对丰度、x16为考布他汀的相对丰度、x17为倍硫磷的相对丰度、x18为2-氨基-3-硫烷基丙酸乙酯的相对丰度、x19为8-(2-羟乙基)茶碱的相对丰度、x20为2-氰乙基磷酸二氢酯的相对丰度;
103、其中,各代谢物的相对丰度是经标准化处理后的相对丰度。
104、26.根据项25所述的方法,其中:
105、w1选自-1.78828~-1.58828的任意数值,优选为-1.68828;
106、w2选自-0.57236~-0.37236中的任意数值,优选为-0.47236;
107、w3选自-0.31357~-0.11357中的任意数值,优选为-0.21357;
108、w4选自-0.27157~-0.07157中的任意数值,优选为-0.17157;
109、w5选自-0.26354~-0.06354中的任意数值,优选为-0.16354;
110、w6选自0.060306~0.260306中的任意数值,优选为0.160306;
111、w7选自-0.2284~-0.0284中的任意数值,优选为-0.1284;
112、w8选自-0.21574~-0.01574中的任意数值,优选为-0.11574;
113、w9选自-0.21279~-0.01279中的任意数值,优选为-0.11279;
114、w10选自-0.1982~0.0018中的任意数值,优选为-0.0982;
115、w11选自-0.19386~0.00614中的任意数值,优选为-0.09386;
116、w12选自-0.19232~0.00768中的任意数值,优选为-0.09232;
117、w13选自-0.19025~0.00975中的任意数值,优选为-0.09025;
118、w14选自-0.18644~0.01356中的任意数值,优选为-0.08644;
119、w15选自-0.014356~0.185644中的任意数值,优选为0.085644;
120、w16选自-0.019203~0.180797中的任意数值,优选为0.080797;
121、w17选自-0.17756~-0.02244中的任意数值,优选为-0.07756;
122、w18选自-0.17707~0.02293中的任意数值,优选为-0.07707;
123、w19选自-0.024151~0.175849中的任意数值,优选为0.075849;
124、w20选自-0.17573~0.02427中的任意数值,优选为-0.07573。
125、27.根据项1-8中任一项所述的系统在用于评估衰老程度中的应用。
126、28.根据项1-8中任一项所述的系统在用于筛选抗衰老药物中的应用。
127、29.根据项1-8中任一项所述的系统在用于评价化妆品功效中的应用。
128、30.根据项1-8中任一项所述的系统在用于评估紫外线和/或污染物暴露所引起的促衰效应中的应用。
129、31.用于评估衰老程度的代谢标志物,其中,所述代谢标志物选自schembl7285305、3-(5-乙酰氨基-2-羟基苯基)硫烷基-2-氧代丙酸、2-(4-硝基亚苄基)丙二腈、3-丁基-1-(羟甲基)-1-(4-甲基苯基)磺酰脲、n-(3-氧代-庚酰基)-高丝氨酸硫内酯、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、荤磺酸、s-(甲酰甲基)谷胱甘肽、4,6-二氧代庚酸、托萘酯、法倔唑、8-对香豆酰基-3,4-二氢-5,7-二羟基-4-苯基香豆素、穆沙诺龙e、紫檀醌、甲基丙基二硫醚、考布他汀、倍硫磷、2-氨基-3-硫烷基丙酸乙酯、8-(2-羟乙基)茶碱、2-氰乙基磷酸二氢酯中的任意两种或两种以上。
130、有益效果:
131、本技术的衰老评估系统通过创新性地整合代谢组学技术实现了显著的进步,所述系统基于关键代谢物的组合标志物体系,构建了覆盖皮肤表皮层细胞特有代谢网络的检测模型,相较于传统单标志物检测方法,其灵敏度和特异性均具有相对的提升。此外,本技术的系统采用了公式化评估模型,实现了代谢组学数据到衰老评分的科学转化,消除了主观判断偏差,其特别适用于化妆品功效评价、抗衰老药物筛选等场景,在实际应用中可缩短研发周期,具有显著的产业化应用价值。