Mesterséges intelligenciával működő „testatlasz” segít az elhízás kutatásában: egyetlen képen mutatja a teljes testre gyakorolt hatásokat.
Egy új mesterségesintelligencia-eszköz feltérképezte, hogyan hat az elhízás az egész szervezetre sejtszinten, és kimutatta, hogy a károsodás messze túlmutat a zsírszöveten.
HIRDETÉS
HIRDETÉS
A Nature-ben megjelent tanulmányt (forrás: angol) a Helmholtz Munich, a müncheni Ludwig Maximilian Egyetem (LMU) és további együttműködő intézmények kutatói vezették.
A MouseMapper nevű MI-keretrendszer részletes, 3D-s „atlaszt” készít az egész testről. Egyszerre több tízmillió struktúrában azonosítja a szerveket, az idegeket és az immunsejteket.
Eddig a kutatók csak szervenként tudták vizsgálni a betegségek okozta elváltozásokat. Ez a rendszer egyetlen elemzésben teszi lehetővé a teljes test áttekintését.
Hogyan térképezi fel a testet az MI
Az atlasz elkészítéséhez a kutatók egerekben jelölték meg az idegeket és az immunsejteket fluoreszkáló markerekkel. Az állatokat ezután szövettisztítási eljárásoknak vetették alá, amelyek optikailag átlátszóvá tették a testet, miközben megőrizték ezeket a fluoreszcens jeleket.
Speciális fénylemezes (light-sheet) mikroszkópia segítségével nagy felbontású, 3D-s felvételek készültek az egész testről. A mesterséges intelligencia ezután automatikusan elemezte a képeket, és feltérképezett 31 szervet és szövettípust.
Ez lehetővé tette, hogy a kutatók egyszerre lássák, hol alakul ki gyulladás és szerkezeti károsodás a szervezetben.
Elhízással összefüggő károsodás több szervben
A kutatócsoport magas zsírtartalmú étrenden tartott egereken tesztelte a rendszert. Ezeknél az állatoknál az emberéhez hasonló elhízás és anyagcsere-változások alakultak ki.
Az eredmények kiterjedt gyulladást és szöveti elváltozásokat mutattak ki több szervben, köztük a zsírszövetben, a májban és az izomzatban.
A legváratlanabb felfedezések azonban az idegrendszerben születtek.
A kutatók jelentős szerkezeti elváltozásokat találtak a háromosztatú idegben, amely az arc érzőműködését irányítja. Az elhízott egerekben az idegnek kevesebb ága és végződése volt.
Ez a normális érzőfunkciók elvesztésére utalt. Viselkedéses tesztek igazolták is, hogy az egerek kevésbé reagáltak az érintésre és az ingerekre.
Embereknél is kimutatható jelek
A tudósok ezután elhízott emberekből származó szövetmintákat elemeztek.
Hasonló molekuláris elváltozásokat találtak a háromosztatú dúcban, abban az idegközpontban, amely az arc érzőműködésével függ össze.
Ez arra utal, hogy az elhízással összefüggő idegkárosodás, amelyet egerekben megfigyeltek, emberekben is kialakulhat.
Lépés a betegségek „digitális ikrei” felé
A kutatók szerint a platform alapjaiban változtathatja meg a komplex betegségek vizsgálatát.
Ahelyett, hogy egyszerre csak egy szervre összpontosítanának, a tudósok most már az egész testet egységes rendszerként vizsgálhatják, és láthatják, miként hatnak a betegségek a szervezetre összességében.
A csapat abban is bízik, hogy a jövőben „digitális ikreket” hozhatnak létre élőlényekről. Ezek segítségével a kutatók szimulálhatnák a betegségek lefolyását, és kezeléseket tesztelhetnének, mielőtt fizikai kísérletekre kerülne sor.
Az ilyen eszközök felgyorsíthatják a gyógyszerfejlesztést, és csökkenthetik az állatkísérletek szükségességét.