Современные панели оценки биовозраста на основе моделей ИИ для программ персонального здоровья

Нижний Новгород 2025

М.В. Иванченко

директор Института биологии старения

зав. лаб. Центра искусственного интеллекта

ivanchenko@unn.ru

Научное обоснование профилактической эффективности программ

cанаторно-курортного Mriya Resort&Spa 5*:

​

• Разработка и апробация различных методик оценки биовозраста:
• Иммуновоспалительные часы на основе иммуноферментного анализа
• Комплексные ангио-часы (ЭКГ+СРПВ Васера+ЭХО КГ+ УЗДГ сонных артерий)
• Репродуктивные часы (КФУ им. Вернадского)
• Фенотипический возраст
• Когнитивные часы

​

• Объективное исследование профилактической эффективности программ санаторно-курортного комплекса Mriya Resort&Spa 5*

​

• Клиническое исследование эффективности ряда геротерапевтических препаратов и биологически активных добавок с геропротекторным эффектом. Внедрение совместно со Сбер показавших перспективность в отечественное профилактическое здравоохранение.

​

• Аналитическая научно-исследовательская работа по подробной расшифровке результатов обследования на биовозраст и основу для составления персонализированных рекомендаций врача для клиента.

​

• На основе оригинальных аналитических материалов на платформе GigaChatPro разработка рекомендательной системы – персонального коуча MriyaGeroChat для управления биологическим возрастом.

• 26 января 2024 года Институт Активного Долголетия провел второе заседание Научного совета «Медицина здорового долголетия» на территории MRIYA Resort & SPA.

​

​

Подписано соглашение о научно-практическом сотрудничестве между Mriya Resort & SPA и ННГУ им. Н.И. Лобачевского (Нижний Новгород), предметом которого является сотрудничество сторон по организации, проведению мероприятий в сфере создания и трансфера технологий в области активного долголетия, в том числе, разработки и апробации биомаркеров старения и возраст-ассоциированных заболеваний, больших языковых моделей и экспертно-рекомендательных систем

ННГУ - МРИЯ

Центр ИИ ННГУ: предиктивные биомаркеры ускоренного старения

Зачем

• Разработать высокотехнологичные инструменты оценки риска раннего развития возраст-зависимых заболеваний
• Создать рекомендательную систему LLM и сформировать программу Управления возрастом 24/365

Что

Совмещаем технологии объяснимого ИИ, GPT-модели и многоуровневые информативные биомаркеры состояния

• сердечно-сосудистой системы
• иммунной системы
• когнитивных функций

​

• Скриниг-диагностика сердечно сосудистой системы
• более 30% преждевременной смертности (в трудоспособном возрасте) в РФ вызвано сердечно-сосудистыми патологиями
• Более 70% случаев – предотвратимо
• Новые продукты для сектора человеко-центричных услуг Сбера)

• клинические, гематологические иммуновоспалительные, эпигенетические и генетические данных ежегодно на базе ФМБА
• Ангио-часы и когнитивные часы на базе СКК Мрия

​

Ценность

Как

Многоуровневые биомаркеры на основе глубоких моделей ИИ

[1] Moqri M, Biomarkers of Aging Consortium; ….. Moskalev A., …..& Gladyshev VN. (2023) Biomarkers of aging for the identification and evaluation of longevity interventions. Cell. 31;186(18):3758-3775.

[2] Kalyakulina, A., Yusipov, I., Kondakova, E., Bacalini, M.G., Franceschi, C., Vedunova, M. and Ivanchenko, M. (2023). Small immunological clocks identified by deep learning and gradient boosting. Front. Immunol. 14:1177611.

[3] Kalyakulina, A., Yusipov, I., Bacalini, M. G., Franceschi, C., Vedunova, M., Ivanchenko, M. (2022). Disease classification for whole-blood DNA methylation: Meta-analysis, missing values imputation, and XAI. GigaScience, 11, giac097.

Технологии

Вызовы

5

Человек: персональное здоровье и качество жизни

​

Здравоохранение: возраст-ассоциированные

заболевания и гериартрические синдромы

​

​

Экономика: продление срока активной

трудовой деятельности, работа в неблагоприятных условиях (стресс, нарушения сна, климат, экология)

​

​

• Хронологический (календарный) возраст предполагает соответствие «часов времени» и «часов человека»
• «Биологический возраст» - интегративный эффект наследственных (генетических) факторов, влияния окружающей среды, образа жизни, здоровья и возраста на процессы старения

​

Результат интервенции/коррекции

биологического возраста должен быть

измерим

​

6

Биомаркеры возраста и биологические часы

• ИИ делает непредсказуемые и неожиданные ошибки и будет делать их всегда
• Решения ИИ непрозрачны и не имеют логического объяснения
• Широкую известность получили доклады экспертов Еврокомиссии и ООН об опасности использования таких систем в чувствительных областях, а также открытое письмо сотен ведущих экспертов в области ИИ, призывающее приостановить разработку таких систем (март 2023 г.).

​

Проблемы ИИ, основанного на данных

Критические ошибки ИИ

Объяснимый ИИ (eXplainable AI)

Аспекты XAI:

• Локальная объяснимость – для любого конкретного прогноза модели объяснение влияния каждого отдельного признака на этот прогноз
• Глобальная объяснимость – объяснение суммарного влияния каждого признака на большое количество возможных прогнозов

Наиболее популярные фреймворки XAI:

SHAP (SHapley Additive exPlanations) – подход основанный на теории игр и позволяющий получить объяснение любой модели (model-agnostic).

• SHAP-значения показывают, насколько конкретное значение признака повлияло на предсказание модели.
• Локальная и глобальная объяснимость

Биомаркеры возраста

10

Результаты 2024

Задачи 2024

PhenoAge �

Ангио часы �

Когнитивные часы �

Доработка (ННГУ)

Апробация (СКК Мрия)

Разработка (ННГУ)

PhenoAge

Levine et al, 2019

Биологические часы PhenoAge �(9 биомаркеров крови)

14

валидация для РФ (выборка ННГУ)

​

• 400 образцов
• смещение -4.6 лет

Объяснимость PhenoAge

15

Увеличение биологического возраста (рассчитанного по модели PhenoAge) на один год

• 9 %-ное увеличение риска смертности от всех причин, в том числе от возраст-зависимых заболеваний,
• 10% увеличение риска смертности от сердечно-сосудистых заболеваний
• 7% от рака
• 20% от диабета
• 9% от хронических заболеваний нижних�дыхательных путей
• Связь с количеством сопутствующих заболеваний и показателями физического функционирования человека. �

Оценка относительно референтной возрастной группы �

Оценка вклада каждого показателя в результат �

Результаты PhenoAge для гостей СКК «Мрия»

16

Дизайн исследования

• Измерение в начале и в конце отдыха
• Размер группы 87 человек

�

Динамика профиля гостей СКК «Мрия»

относительно участников НН

Динамика PhenoAge гостей СКК «Мрия»

за время отдыха

Cognitive Clock V

Krivonosov et al, 2024, UNN

Биомаркеры возраста по МРТ

18

Биомаркеры возраста мозга по ЭЭГ

19

20

Биологические часы, основанные на когнитивных тестах

�

• Онлайн-система для оценки когнитивного возраста доступна онлайн всем желающим для прохождения на компьютере по ссылке:

Когнитивные часы

21

Онлайн-система для оценки когнитивного возраста

Простейшие логические тесты

Тесты на различение оттенков цвета

Тест Струпа – принятие решений

в условиях когнитивного конфликта

Результаты модели

Объяснимость акселерации

Когнитивные часы V (3.0)

Тест 1back, SM 1 back

Объяснимость методов ИИ (XAI)

22

�

Глобальная объяснимость:

SHAP-значения показывают суммарный вклад признаков в изменение возраста �(относительно среднего предсказанного возраста)

Объяснимость методов ИИ (XAI)

23

�

Локальная объяснимость:

SHAP-значения показывают, как конкретные значения конкретных признаков влияют на итоговое предсказание возраста для конкретного человека

Интерпретация

24

�

Результаты Cognitive Age-V для гостей СКК «Мрия»

25

Дизайн исследования

• Измерение в начале и в конце отдыха
• Размер группы 72 человека�

Профиль гостей СКК «Мрия»

относительно участников НН

Динамика Cognitive Age - V гостей СКК «Мрия»

за время отдыха

Angio-age

Yusipov et al., UNN for Sber

28

Наборы данных и ассоциации с возрастом

Для разных групп данных количество сэмплов с соответствующими признаками различается

Рассматривается 6 основных групп данных:

• Антропометрия (рост, вес, объем талии, ИМТ)
• Общий анализ крови (содержание разных типов клеток в общем объеме крови)
• Биохимия крови (содержание липопротеинов, глюкозы, белков)
• Электрокардиография (ЧСС и длительности основных волн и интервалов)
• Сфигмография (скорость пульсовой волны, давление)
• Эхокардиография (числовые метрики разных отделов сердца)

Признаки из разных групп по-разному коррелированы с возрастом. Наиболее коррелированы с возрастом показатели разных скоростей пульсовой волны (сфигмография), толщины интима-медиа сонной артерии и бифуркации (эхокардиография)

29

Результат модели оценки возраста для лучших показателей

Модели оценки возраста

Результаты моделей оценки возраста для 6 групп показателей

Результат модели оценки возраста для показателей характеризующих сосудистую жесткость

KDE – Train/Validation�Scatter – Test

30

Корреляции отдельных параметров с возрастом

31

Пример 1: Гость с положительной акселерацией

55.6 лет, женщина

​

1. Высокий холестерин увеличивает возрастную акселерацию

2. Низкое соотношение раннего и позднего трансмитрального кровотока увеличивает возрастную акселерацию

3. Высокий уровень щелочной фосфатазы в крови увеличивает возрастную акселерацию

​

Рекомендации для специалиста

​

• Повышенный риск сердечно-сосудистых заболеваний
• Высокие значения артериального давления, холестерина, также нарушена релаксация левого желудочка
• Необходима консультация кардиолога и контроль АД и липидов
• Необходим прием препаратов для снижения АД и холестерина

​

32

Пример 2: Гость с отрицательной акселерацией

37.6 лет, женщина

​

1. Малая длительность PQ (признак, положительно коррелированный с возрастом) уменьшает возрастную акселерацию
2. Низкий холестерин положительно коррелирован с возрастом и уменьшает возрастную акселерацию
3. Небольшое утолщение интима-медия сонной артерии справа немного увеличивает возрастную акселерацию

​

​

Рекомендации для специалиста:

​

• Отсутствуют факторы сердечно-сосудистого риска.
• Без особых предписаний.

​

Angio Age - V для гостей СКК «Мрия»

33

В 2025 году накопление данных и валидация

�

• Антропометрия (рост, вес, объем талии, ИМТ)
• Общий анализ крови (содержание разных типов клеток в общем объеме крови)
• Биохимия крови (содержание липопротеинов, глюкозы, белков)
• Электрокардиография (ЧСС и длительности основных волн и интервалов)
• Сфигмография (скорость пульсовой волны, давление)
• Эхокардиография (числовые метрики разных отделов сердца)

Экспертный чат-бот на основе больших языковых моделей ИИ

Специализированные обученные языковые модели

• Глубокие, достоверные и актуальные ответы
• Информационная поддержка для клиентов
• Обучающий инструмент для профильных специалистов
• Справочно-рекомендательная система для практикующих специалистов

�

Технологии управления возрастом: проект ННГУ – СКК Мрия

Высокотехнологичные тесты на биологический возраст в санаторно-курортной практике

• ускоренное старение и аномалии
• риски и ранние признаки развития возраст-зависимых заболеваний
• рекомендации по медикаментозной и диетологической коррекции общего состояния и отдельных отклонений в биомаркерах
• мониторинг состояния постоянного клиента

Доказательные исследования эффективности

• Рекреационных мероприятий и геропротекторных терапий

С 2018 – фундаментальные разработки в области биомаркеров старения в мегалаборатории проф. Франчески (ННГУ)

2022 – собственные разработки иммуновоспалительных часов на основе ИИ

2023 – договор ННГУ – СКК Мрия

2024 – Ангио-часы + фено- и когнитивный возраст

2025 - старт проекта по разработке диагностической тест системы на основе иммуно-воспалительных маркеров и ИИ.

Сбер – индустриальный партнер. Мрия - Клиническая база для апробации. Снижение себестоимости в 3 раза. Масштабируемая и импортонезависимая технология.

2026 – Нейрочасы

2027 – продукты для санаторного-курортного лечения на основе ИИ, программ активного старения: для мрии охват 30 тыс отдыхающих ежегодно, по стране среди сотрудников Сбер на базе других СКК – до 300 тыс. человек (серийное внедрение), следующая целевая аудитория – клиенты Сбер�

Вместо эпилога

36

«Голубые зоны»

37

• Большой процент долгожителей (90-100 лет)
• На 20% меньше случаев рака, на 50% меньше сердечно-сосудистых заболеваний, практически отсутствует деменция
• Здоровое и активное долголетие
• Проф. Франчески отдыхает каждый год на Сардинии 2-3 недели

+1 зона долголетия