Hoe je de biologische leeftijd en stressbestendigheid kunt bepalen met behulp van zweetanalyse

De chronologische leeftijd zegt weinig over de werkelijke toestand van het lichaam: twee mensen van dezelfde leeftijd kunnen radicaal verschillen in uithoudingsvermogen, risico's en reactie op behandelingen. Een team van ETH Zürich, Empa, Caltech en het Universitair Ziekenhuis van Bazel lanceert het project AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT): wetenschappers willen leren hoe ze de biologische leeftijd en "veerkracht" (weerstand tegen stress en spanning) nauwkeurig en eenvoudig kunnen bepalen op basis van moleculen in zweet die continu worden verzameld door draagbare sensoren. Het idee is om complexe laboratoriumpanelen om te zetten in een handige "leeftijdsklok" op de huid om medische beslissingen te personaliseren en de bijwerkingen van behandelingen te verminderen. Het project wordt gefinancierd door de Zwitserse Nationale Stichting voor Wetenschappen (SNSF).

Achtergrond van de studie

De kalenderleeftijd (chronologisch) is een slechte voorspeller van de werkelijke toestand van het lichaam - uithoudingsvermogen, kwetsbaarheid voor ziekten en tolerantie voor behandeling. Daarom hebben biologische leeftijds"klokken" zich de afgelopen jaren snel ontwikkeld. Veel ervan zijn echter afhankelijk van dure laboratoriumtests (bloed, "omics"), leveren incidenteel resultaten op en hebben niet altijd hun klinische meerwaarde bewezen. Tegen deze achtergrond biedt het AGE RESIST-project (ETH Zürich, Empa, Caltech, Universitair Ziekenhuis Basel) een andere aanpak: het zoeken naar nieuwe biomarkers in zweet en het continu uitlezen ervan met draagbare sensoren om niet alleen de "leeftijd" te beoordelen, maar ook de veerkracht - stressbestendigheid en herstelsnelheid. Deze "klok"-aanpak is bedoeld als hulpmiddel voor het personaliseren van therapie: om de intensiteit van interventies af te stemmen op de werkelijke fysieke toestand van de patiënt en zo bijwerkingen te verminderen. Het project wordt gefinancierd door de Zwitserse Nationale Stichting voor Wetenschappen (SNSF).

Waarom zweten? Het biedt een handig inkijkje in de fysiologie: elektrolyten, metabolieten, stress- en ontstekingsmarkers die zonder naalden en in realtime gemeten kunnen worden. Platforms voor de huidinterface hebben de afgelopen jaren een enorme vooruitgang geboekt, met flexibele elektrochemische pleisters, microfluïdische collectoren en sensoren die meerdere uren meegaan en die de dynamiek van analyten kunnen volgen, niet alleen statische waarden. Dit is belangrijk voor veerkracht: het zijn niet zozeer de absolute concentraties die voorspeld worden, maar het profiel van de reactie op hitte/belasting en de vorm van de 'herstelcurve' in combinatie met hartslag, ademhaling en kerntemperatuur.

Bij AGE RESIST wordt dit idee in de praktijk gebracht: het team ontwikkelt een draagbare zweetsensor, test prototypes in een klimaatkamer en combineert moleculaire signalen met fysiologie (hartslag, ademhalingsfrequentie, kerntemperatuur, enz.) om een leeftijd-veerkrachtmodel te trainen. Het project wordt geleid door Noé Brasier (ETH Zürich); aan de Empa-kant is Simon Annaheim verantwoordelijk voor de sensorische afdeling. De verwachte uitkomst is een handige "leeftijdsschaal" voor de kliniek, die helpt bij het plannen van behandeling en revalidatie op basis van de fysiologische leeftijd in plaats van de paspoortleeftijd.

De context is breder dan één project: klassieke 'klokken' – epigenetisch, transcriptomisch, proteomisch – ontwikkelen zich snel, maar in 2024-2025 worden hun beperkingen en 'herijking' (afhankelijkheid van de samenstelling van bloedcellen, herconfiguratie van modellen voor verschillende populaties, draagbaarheid naar de kliniek) actief besproken. Het idee van zweet-/draagbare 'klokken', dat in 2023 voor het eerst systematisch werd voorgesteld in de academische agenda, dicht de kloof tussen laboratoriumbiomarkers en dagelijkse monitoring: het probeert de dynamische kant van veroudering vast te leggen – het vermogen van het systeem om op een uitdaging te reageren en te herstellen.

Hoe het zal werken

De onderzoekers ontwikkelen een draagbare zweetsensor die tegelijkertijd nieuwe moleculaire biomarkers meet en deze combineert met fysiologische parameters (hartslag, ademhalingsfrequentie, kerntemperatuur, enz.). Volgens Simon Annaheim van het laboratorium Biomimetic Membranes and Textiles (Empa) zorgt de precisie van de huidsensoren voor continue, betrouwbare gegevens over de lichaamstoestand. Het team test prototypes in een klimaatkamer waar warmte en belasting gedoseerd kunnen worden. Op basis van deze datastromen wordt een "klokwerk"-algoritme getraind dat het vermogen om met belasting om te gaan en te herstellen koppelt aan biologische leeftijd en veerkracht.

Wie zitten er achter het project en wat gaat het veranderen?

Initiatiefnemer is Dr. Noé Brazier (ETH Zürich, Instituut voor Translationele Geneeskunde); het project omvat klinische, sensorische en materiaalkundige specialisten van de ziekenhuizen van ETH, Empa, Caltech en Basel. Als de 'watch' reproduceerbaarheid en voorspellende waarde aantoont, kan deze worden gebruikt om de intensiteit van therapie en revalidatie te selecteren op basis van 'fysiologische' leeftijd, in plaats van een paspoort - van oncologie en cardiologie tot orthopedie en geriatrie. Idealiter vermindert dit 'overbehandeling', bijwerkingen en gemiste kansen op tijdige interventies.

Vrijwilligers werven: wat deelnemers zullen ervaren

De werving voor een pilotstudie is momenteel gaande. Er wordt gezocht naar mannen en vrouwen die bereid zijn om ongeveer 1 uur te sporten, in de leeftijd van 44-54 of 60-70 jaar, met een BMI < 30 en vloeiend Duits of Engels. Deelname kost: een fysieke fitheidstest (spiro-ergometrie), een biologische leeftijdsbepaling, bloedtestresultaten en een vergoeding van 200 CHF (inclusief reiskosten). De studielocatie is Empa, St. Gallen. De procedure omvat drie bezoeken (in totaal ongeveer 6 uur): screening; het hoofdbezoek met fietsen op een zachte verwarming en pauzes (zweet wordt gemeten, terwijl parameters worden geregistreerd met niet-invasieve sensoren); een laatste kort bezoek om te controleren of de sensorcapsule is verwijderd om de temperatuur van de "kern" te controleren. De gegevens zijn vertrouwelijk; er wordt geen medisch voordeel aan de deelnemers beloofd.

Waarom zweten?

Zweet is een 'venster' naar de stofwisseling: het bevat elektrolyten, metabolieten, ontstekings- en stressmarkers, die continu en zonder naalden gemeten kunnen worden. In tegenstelling tot episodische bloedtesten levert zweet van draagbare sensoren dynamiek op - hoe het lichaam reageert op een stimulus (hitte, belasting) en hoe snel het herstelt. Voor een 'leeftijdsmonitor' is niet alleen het 'aantal' moleculen tegelijk van belang, maar ook het reactieprofiel: de amplitude, snelheid en vorm van de herstelcurve. In combinatie met hartslag, ademhaling en kerntemperatuur vormt dit een digitaal 'portret' van veerkracht - de sleutel tot gepersonaliseerde behandeling.

Wat wordt er precies gemeten en hoe wordt het geïnterpreteerd?

In de pilot vergelijkt het team:

• Moleculen in zweet: een nieuwe reeks kandidaat-biomarkers voor biologische leeftijd en stressreactie.
• Fysiologie: Hartslag, ademhaling, kerntemperatuur (via ingeslikte sensorische capsule), huidparameters.
• Uithoudingsvermogen en "hittebestendigheid": thermisch gecontroleerd fietsen en herstel.
  De gegevens worden vervolgens samengevoegd tot een leeftijdsbestendigheidsmodel dat gevalideerd wordt voor verschillende leeftijdsgroepen en herhalingen. Het doel is een tool met klinische meerwaarde die gebruiksvriendelijk en begrijpelijk is voor clinici.

Waar dit morgen van pas kan komen

• Interventieplanning. Het beoordelen van de 'fysiologische' leeftijd en reserve vóór een operatie of intensive care om het risico nauwkeuriger te doseren.
• Revalidatie en sportgeneeskunde. Monitor de belastbaarheid in de loop van de tijd, pas de belasting tijdig aan en monitor overbelasting.
• Geriatrie en chronische ziekten: identificeer 'hiaten' in veerkracht lang voordat klinische gebeurtenissen plaatsvinden en personaliseer de behandeling.

Kort gezegd - het belangrijkste

• AGE RESIST zoekt naar biomarkers van biologische leeftijd en veerkracht in zweet en traint draagbare sensoren om deze continu te ‘lezen’.
• Het project wordt geleid door ETH Zürich, Empa, Caltech en de Basel Clinics en gefinancierd door de SNSF. Het doel is een leeftijdsspecifieke "klok" voor gepersonaliseerde geneeskunde.
• In het pilotproject - 3 bezoeken, cyclische belasting bij zachte warmte, sensorische capsule voor kerntemperatuur, compensatie 200 CHF.

Bron: Empa's pagina over het AGE RESIST project.