成人脊柱変形におけるエピジェネティック年齢バイオマーカーとリスク評価：生物学的年齢と虚弱および障害との新たな関連性

Epigenetic age biomarkers and risk assessment in adult spinal deformity: a novel association of biological age with frailty and disability.

抄録

目的:

脊椎変形に対する手術は、疼痛、障害、機能、自己イメージ、精神的健康を改善する可能性がある。これらの手術は大きなリスクを伴い、慎重な選択、最適化、リスク評価が必要である。エピジェネティッククロックは、特定のDNA領域のメチル化パターンを測定することによって得られる年齢推定ツールである。成人奇形集団における生物学的年齢の研究は、虚弱の分子的基盤を解明し、現在のリスク評価ツールを改善する可能性がある。

OBJECTIVE: Surgery for spinal deformity has the potential to improve pain, disability, function, self-image, and mental health. These surgical procedures carry significant risk and require careful selection, optimization, and risk assessment. Epigenetic clocks are age estimation tools derived by measuring the methylation patterns of specific DNA regions. The study of biological age in the adult deformity population has the potential to shed insight onto the molecular basis of frailty and to improve current risk assessment tools.

方法:

奇形手術を受けた成人患者を前向きに登録した。術前全血サンプルを用いてエピジェネティック年齢とテロメア長を評価した。DNAメチル化パターンを定量化し、4つの主成分（PC）ベースのエピジェネティック年齢時計（PC Horvath、PC Hannum、PC PhenoAge、PC GrimAge）および老化の瞬間的ペース（DunedinPACE）を抽出するために処理した。テロメアの長さは、定量的ポリメラーゼ連鎖反応（テロメア対単一遺伝子[T/S]比）とメチル化ベースのテロメア推定装置（PC DNAmTL）の両方を用いて評価した。患者の人口統計学的データと手術データには、年齢、BMI、米国麻酔科学会身体状態分類システムクラス、Charlson Comorbidity Index、成人脊柱変形虚弱指数（ASD-FI）、Edmonton Frail Scale（EFS）、Oswestry Disability Index、Scoliosis Research Society-22r質問票（SRS-22r）のスコアが含まれた。手術後90日以内の内科的または外科的合併症が収集された。BMIおよび性別で調整した線形回帰によるスピアマン相関およびβ係数を算出した。

METHODS: Adult patients who underwent deformity surgery were prospectively enrolled. Preoperative whole blood samples were used to assess epigenetic age and telomere length. DNA methylation patterns were quantified and processed to extract 4 principal component (PC)-based epigenetic age clocks (PC Horvath, PC Hannum, PC PhenoAge, and PC GrimAge) and the instantaneous pace of aging (DunedinPACE). Telomere length was assessed using both quantitative polymerase chain reaction (telomere to single gene [T/S] ratio) and a methylation-based telomere estimator (PC DNAmTL). Patient demographic and surgical data included age, BMI, American Society of Anesthesiologists Physical Status Classification System class, and scores on the Charlson Comorbidity Index, adult spinal deformity frailty index (ASD-FI), Edmonton Frail Scale (EFS), Oswestry Disability Index, and Scoliosis Research Society-22r questionnaire (SRS-22r). Medical or surgical complications within 90 days of surgery were collected. Spearman correlations and beta coefficients (β) from linear regression, adjusted for BMI and sex, were calculated.

結果:

83人の患者が登録され、平均年齢は65歳、45人が女性（54％）であった。全例が後方固定術を受け、平均11レベルが固定され、33例（40％）が3列骨切り術を受けた。BMIと性別で調整したエピジェネティッククロックのうち、DunedinPACEはASD-FI（β＝0.041、p＝0.002）、EFS（β＝0.696、p＝0.026）、SRS-22r（β＝0.174、p＝0.013）スコアと有意な関連を示した。PC PhenoAgeはASD-FI（β=0.029、p=0.028）およびSRS-22r（β=0.159、p=0.018）得点との関連を示した。PC GrimAgeはASD-FI（β=0.029、p=0.037）およびSRS-22r（β=0.161、p=0.025）スコアと関連を示した。術後合併症を有する患者では、BMIと性別をコントロールした解析でも、テロメア長が短い（T/S 0.790 vs 0.858、p = 0.049）ことが認められた（OR = 1.71、95％CI 1.07-2.87、p = 0.031）。

RESULTS: Eighty-three patients were enrolled with a mean age of 65 years, and 45 were women (54%). All patients underwent posterior fusion with a mean of 11 levels fused and 33 (40%) 3-column osteotomies were performed. Among the epigenetic clocks adjusted for BMI and sex, DunedinPACE showed a significant association with ASD-FI (β = 0.041, p = 0.002), EFS (β = 0.696, p = 0.026), and SRS-22r (β = 0.174, p = 0.013) scores. PC PhenoAge showed associations with ASD-FI (β = 0.029, p = 0.028) and SRS-22r (β = 0.159, p = 0.018) scores. PC GrimAge showed associations with ASD-FI (β = 0.029, p = 0.037) and SRS-22r (β = 0.161, p = 0.025) scores. Patients with postoperative complications were noted to have shorter telomere length (T/S 0.790 vs 0.858, p = 0.049), even when the analysis controlled for BMI and sex (OR = 1.71, 95% CI 1.07-2.87, p = 0.031).

結論:

エピジェネティッククロックは虚弱および障害のマーカーと有意な関連を示し、一方、術後合併症を有する患者はテロメア長が短かった。これらのデータは、手術リスク評価の構成要素としての加齢バイオマーカーの役割の可能性を示唆している。生物学的年齢を現在のリスク計算機に組み込むことで、その精度が向上し、患者、外科医、支払者に価値ある情報を提供できる可能性がある。

CONCLUSIONS: Epigenetic clocks showed significant associations with markers of frailty and disability, while patients with postoperative complications had shorter telomere length. These data suggest a potential role for aging biomarkers as components of surgical risk assessment. Integrating biological age into current risk calculators may improve their accuracy and provide valuable information for patients, surgeons, and payers.