El envejecimiento altera progresivamente la función de las células madre hematopoyéticas (HSC), esenciales para mantener la producción de células sanguíneas y la homeostasis inmunitaria. Un estudio publicado en Aging Cell desarrolló ChromAgeNet, un modelo de aprendizaje profundo capaz de identificar cambios asociados con la edad a partir de la organización tridimensional de la cromatina en estas células.
Los investigadores analizaron 1,229 imágenes de microscopía confocal 3D de núcleos de HSC obtenidos de ratones jóvenes, de 10 a 16 semanas, y envejecidos, de más de 80 semanas. El conjunto permitió generar 81,643 cortes bidimensionales correspondientes a 552 HSC jóvenes y 551 envejecidas. ChromAgeNet integró la información de los diferentes planos de cada núcleo para generar una puntuación de “juventud” y clasificar las células según sus patrones de cromatina.
A nivel nuclear, el modelo alcanzó un AUROC de 0.77 ± 0.03, superior al obtenido mediante el análisis de cortes individuales, que fue de 0.72 ± 0.02. También superó ligeramente a los modelos clásicos de aprendizaje automático basados en características extraídas de la cromatina, cuyo mejor rendimiento alcanzó un AUROC de 0.73 ± 0.04.
El análisis de interpretabilidad mostró que las predicciones estaban relacionadas con características espaciales de la cromatina. En las HSC jóvenes, el modelo prestó mayor atención a regiones próximas a la envoltura nuclear, nucléolos e invaginaciones, mientras que en las células envejecidas identificó señales más dispersas y grandes regiones densas en DAPI. Estos patrones son consistentes con alteraciones previamente descritas en la organización de la heterocromatina durante el envejecimiento.
La herramienta también permitió explorar el efecto de cuatro compuestos experimentales sobre HSC envejecidas. Los inhibidores de la metilación de H3K9, UNC0646 e IOX1, elevaron las puntuaciones de juventud hasta valores similares a los observados en células jóvenes, mientras CASIN y RhoAi produjeron cambios más modestos. Los resultados respaldan el potencial de ChromAgeNet como herramienta para evaluar cambios en la arquitectura de la cromatina durante estudios de rejuvenecimiento celular, aunque no demuestran por sí mismos una recuperación funcional de las células.
El estudio tiene limitaciones importantes: el modelo fue desarrollado con HSC de ratón, utilizó la edad cronológica como aproximación a la edad biológica y requiere validación en conjuntos de datos independientes. Además, los investigadores señalan que será necesario determinar si las puntuaciones obtenidas reflejan realmente el envejecimiento biológico y si pueden reproducirse en células humanas.
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