Atlas ludzkiego ciała zasilany sztuczną inteligencją pomaga badaczom lepiej poznawać otyłość, pokazując jej skutki w całym organizmie na jednym obrazie.
Nowe narzędzie oparte na sztucznej inteligencji (AI) pokazało, jak otyłość wpływa na cały organizm na poziomie komórkowym, ujawniając rozległe uszkodzenia wykraczające daleko poza tkankę tłuszczową.
REKLAMA
REKLAMA
Badanie opublikowane w Nature (źródło w Angielski) prowadzili naukowcy z Helmholtz Munich, Uniwersytetu Ludwika Maksymiliana (LMU) w Monachium oraz współpracujących instytucji.
Platforma AI o nazwie MouseMapper tworzy szczegółowy trójwymiarowy „atlas” całego ciała. Rozpoznaje narządy, nerwy i komórki układu odpornościowego wśród dziesiątek milionów struktur jednocześnie.
Do tej pory badacze mogli analizować zmiany chorobowe tylko w poszczególnych narządach. Ten system pozwala spojrzeć na całe ciało w ramach jednej analizy.
Jak AI odwzorowuje ciało
Aby stworzyć atlas, naukowcy oznaczyli nerwy i komórki odpornościowe u myszy za pomocą znaczników fluorescencyjnych. Zwierzęta poddano następnie technikom klarowania tkanek, które sprawiły, że ciała stały się optycznie przezroczyste, przy zachowaniu sygnałów fluorescencyjnych.
Specjalna mikroskopia typu light-sheet pozwoliła wykonać trójwymiarowe skany całych organizmów w wysokiej rozdzielczości. Sztuczna inteligencja automatycznie przeanalizowała obrazy i odwzorowała 31 narządów oraz typów tkanek.
Dzięki temu naukowcy mogli jednocześnie śledzić, gdzie w organizmie dochodzi do stanów zapalnych i zmian strukturalnych.
Uszkodzenia wielu narządów związane z otyłością
Zespół przetestował system na myszach karmionych dietą wysokotłuszczową. Zwierzęta rozwinęły otyłość i zaburzenia metaboliczne podobne do tych obserwowanych u ludzi.
Wyniki pokazały rozległe stany zapalne i zmiany w tkankach wielu narządów, w tym tkanki tłuszczowej, wątroby i mięśni.
Najbardziej zaskakujące wyniki dotyczyły jednak układu nerwowego.
Naukowcy odkryli poważne zmiany strukturalne w nerwie trójdzielnym, który odpowiada za czucie w obrębie twarzy. U otyłych myszy nerw miał mniej rozgałęzień i zakończeń.
To wskazuje na upośledzenie prawidłowego czucia. Testy behawioralne potwierdziły, że myszy słabiej reagowały na dotyk i inne bodźce.
Podobne objawy u ludzi
Następnie naukowcy przeanalizowali próbki tkanek pobrane od osób z otyłością.
Stwierdzili podobne zmiany molekularne w zwoju nerwu trójdzielnego, ośrodku odpowiedzialnym za czucie twarzy.
To sugeruje, że uszkodzenia nerwów związane z otyłością, zaobserwowane u myszy, mogą występować także u ludzi.
Krok w stronę „cyfrowych bliźniaków” chorób
Naukowcy podkreślają, że ta platforma może zmienić sposób badania złożonych chorób.
Zamiast skupiać się na jednym narządzie, badacze mogą teraz analizować, jak choroba oddziałuje na cały organizm jako powiązany system.
Zespół liczy również, że w przyszłości uda się tworzyć „cyfrowe bliźniaki” organizmów. Pozwolą one symulować przebieg choroby i testować terapie, zanim dojdzie do eksperymentów na żywych organizmach.
Takie narzędzia mogą przyspieszyć poszukiwanie nowych leków i ograniczyć liczbę doświadczeń na zwierzętach.