A mesterséges intelligencia által működtetett „testatlasz” segít a tudósoknak az elhízás tanulmányozásában, lehetővé téve számukra, hogy egyetlen nézetben lássák annak hatásait az egész testre kiterjedően, nem pedig szervenként.
Egy új mesterséges intelligencia (AI) eszköz feltérképezte, hogy az elhízás milyen hatással van az egész szervezetre sejtszinten, és a zsírszöveten messze túlmutató, széles körben elterjedt károsodásokat tár fel.
A tanulmány, amely ben jelent meg Természeta Helmholtz München, a müncheni Ludwig Maximilian Egyetem (LMU) és együttműködő intézmények kutatói vezették.
A MouseMapper nevű mesterséges intelligencia keretrendszer részletes 3D-s „atlaszt” készít az egész testről. Szerveket, idegeket és immunsejteket azonosít egyszerre több tízmillió struktúrán keresztül.
Eddig a tudósok csak szervenként tudták tanulmányozni a betegségek változásait. Ez a rendszer lehetővé teszi a teljes test megtekintését egyetlen elemzésben.
Hogyan térképezi fel az AI a testet
Az atlasz elkészítéséhez a kutatók egerekben idegeket és immunsejteket jelöltek meg fluoreszcens markerek segítségével. Az állatokat ezután szövettisztító technikákkal kezelték, amelyek a testeket optikailag átlátszóvá tették, miközben megőrizték ezeket a fluoreszcens jeleket.
A speciális fénylap-mikroszkóppal teljes testek nagy felbontású 3D-s szkennelései készültek. Az AI ezután automatikusan elemezte a képeket, és feltérképezett 31 szervet és szövettípust.
Ez lehetővé tette a kutatóknak, hogy lássák, hol fordul elő gyulladás és szerkezeti károsodás a szervezetben egyszerre.
Az elhízással összefüggő károsodások több szervben
A csapat magas zsírtartalmú étrenddel táplált egereken tesztelte a rendszert. Ezeknél az állatoknál az emberhez hasonló elhízás és anyagcsere-elváltozások alakultak ki.
Az eredmények széles körben elterjedt gyulladást és szöveti elváltozásokat mutattak ki számos szervben, beleértve a zsírt, a májat és az izmokat.
De a legváratlanabb leletek az idegrendszerre vonatkoztak.
A kutatók jelentős szerkezeti változásokat találtak a trigeminus idegben, amely szabályozza az arc érzését. Az elhízott egerekben az idegnek kevesebb ága és végződése volt.
Ez a normál szenzoros funkció elvesztésére utalt. A viselkedési tesztek megerősítették, hogy az egerek kevésbé reagáltak az érintésre és a stimulációra.
A jelek embereken is láthatók
A tudósok ezután elhízott emberektől származó emberi szövetmintákat elemeztek.
Hasonló molekuláris változásokat találtak a trigeminus ganglionban, az arc érzésével összefüggő idegközpontban.
Ez arra utal, hogy az egereknél megfigyelt elhízással összefüggő idegkárosodás emberben is előfordulhat.
Egy lépés a betegség „digitális ikerpárja” felé
A kutatók szerint a platform megváltoztathatja az összetett betegségek tanulmányozását.
Ahelyett, hogy egyszerre csak egy szervre koncentrálnának, a tudósok most megvizsgálhatják, hogy a betegségek hogyan érintik az egész szervezetet, mint összekapcsolt rendszert.
A csapat azt is reméli, hogy a jövőben élőlényekből „digitális ikreket” építhetnek fel. Ezek lehetővé tennék a kutatók számára, hogy szimulálják a betegség progresszióját és teszteljék a kezeléseket, mielőtt fizikai kísérletekre térnének át.
Az ilyen eszközök felgyorsíthatják a gyógyszerkutatást, és csökkenthetik az állatkísérletek szükségességét.
