ИИ выявил ключевые гены старения гемопоэтических стволовых клеток крови

Стволовые клетки обладают уникальной способностью самообновляться и трансформироваться в разные типы клеток. Например, редкие гемопоэтические стволовые клетки (ГСК), находящиеся в костном мозге, могут дать начало любым клеткам крови. На протяжении жизни они восполняют клетки крови, утраченную в результате инфекции, кровотечения или химиотерапии.

Однако с возрастом у людей и животных ГСК становятся менее эффективными: их число обычно растёт, но способность восстанавливать кроветворную систему снижается. Эти изменения могут способствовать анемии, ослаблению иммунитета, образованию тромбов и другим возрастным заболеваниям крови. Исследователи из Университета Тохоку использовали искусственный интеллект, чтобы предсказать гены, связанные со старением стволовых клеток, а затем проверили кандидатов в экспериментах на животных. Работа даёт более чёткое молекулярное обоснование причин, по которым производство крови со временем становится несбалансированным.

Команда проанализировала отдельные гемопоэтические стволовые клетки мышей разного возраста и обнаружила, что у старых клеток одновременно активируются две генные программы: одна поддерживает крайне незрелое, «стемоподобное» состояние, а другая настраивает клетки на продукцию тромбоцитов. Эти изменения развиваются постепенно: программа незрелости усиливалась ещё до рождения, тогда как набор генов, ассоциированных с тромбоцитами, нарастал после рождения. Это свидетельствует о непрерывном развитии процессов старения, а не о внезапном переключении в пожилом возрасте.

Чтобы выделить гены, управляющие этими изменениями, учёные применили Geneformer — модель ИИ, обученную на данных об экспрессии примерно 30 миллионов клеток. Затем модель дообучили на примерно 160 000 молодых и старых стволовых клеток крови и клеток-предшественников. ИИ предсказал ряд генов, потенциально ответственных за перевод молодых ГСК в стареющее состояние.

ИИ помог найти 143 многообещающих кандидата, которых исследователи затем проверили в лаборатории и сузили до ключевой контрольной точки старения: фактора, связанного с геном Pbx1. До 73,3% генов, активируемых Pbx1, также были повышены в старых стволовых клетках. После трансплантации в мышей эти клетки давали меньше эритроцитов и относительно больше тромбоцитов. Учёные предположили, что одной из причин снижения образования эритроцитов могло быть подавление гена Gata1 под влиянием Pbx.

«Старые стволовые клетки крови часто описывают просто как клетки, потерявшие функцию, — говорит Такубо. — Но наши результаты показывают, что они не являются «ослабленной» версией молодых клеток. Они переходят в другое стабильное состояние с собственными тенденциями».

Сочетание предсказаний ИИ, крупномасштабного скрининга, мультиомного анализа и экспериментов по трансплантации позволило раскрыть ключевые этапы одного из путей старения гемопоэтических стволовых клеток. В будущих исследованиях нужно будет установить, действует ли похожий механизм у людей и в какой степени он способствует развитию анемии, тромбозов, клонального гемопоэза или злокачественных заболеваний крови.

Результаты были опубликованы в журнале Science Advances. 22 августа 2026 г.