AI dezvăluie cum afectează obezitatea întregul organism și crește riscul bolilor grave
Obezitatea produce modificări în mai multe organe şi sisteme ale organismului, nu doar la nivelul ţesutului adipos. Un nou instrument bazat pe inteligenţă artificială (AI) permite cercetătorilor să urmărească aceste modificări la nivelul întregului corp.
Un nou instrument bazat pe inteligenţă artificială (AI) permite cercetătorilor să urmărească aceste modificări la nivelul întregului corp, într-o singură analiză, şi să observe inclusiv modificări ale sistemului nervos asociate cu obezitatea.
AI dezvăluie cum afectează obezitatea întregul organism și crește riscul bolilor grave
Pe lângă faptul că afectează metabolismul şi depozitarea grăsimilor, obezitatea modifică şi activitatea sistemului imunitar, structura nervilor şi organizarea ţesuturilor în mai multe sisteme de organe, crescând riscul unor boli precum diabetul zaharat de tip 2, bolile cardiovasculare, accidentul vascular cerebral (AVC), neuropatiile şi cancerul.
În ciuda acestor efecte sistemice, cercetătorii nu au avut până acum instrumente capabile să studieze, la rezoluţie înaltă şi în organisme intacte, modificările asociate bolii la nivelul întregului corp.
Citește și: Cererea explozivă pentru medicamente de slăbit și diabet riscă să creeze o bulă în industria farmaceutică
Acum, cercetătorii de la Institutul pentru Inteligenţă Biologică (iBIO) din cadrul Helmholtz Munich şi Universitatea Ludwig Maximilian (LMU) din München au dezvoltat un instrument nou de AI, care poate indica modul în care obezitatea afectează întregul organism la nivel celular, evidenţiind modificări extinse dincolo de ţesutul adipos (gras).
MouseMapper, cum a fost botezat, este un set de algoritmi de deep learning bazaţi pe modele fundamentale, conceput pentru analiza imaginilor biologice ale întregului organism.
Platforma segmentează automat 31 de organe şi tipuri de ţesut şi cartografiază cantitativ nervii şi celulele imune din întregul corp, permiţând o analiză complexă, multisistemică, la şoareci.
Studiul a fost publicat în revista Nature.
Sistemul de AI construieşte un atlas tridimensional detaliat al întregului corp. Astfel, platforma poate identifica simultan organe, nervi şi celule imune în zeci de milioane de structuri biologice.
Până acum, modificările produse de boli puteau fi analizate doar organ cu organ. Noul sistem permite evaluarea întregului organism într-o singură analiză.
Citește și: VIDEO De ce crește numărul cazurilor de obezitate și diabet. Cum putem să le prevenim
Pentru realizarea atlasului, cercetătorii au marcat nervii şi celulele imune la şoareci cu markeri fluorescenţi. Ulterior, animalele au fost supuse unor tehnici speciale care au făcut ţesuturile transparente, fără pierderea semnalelor fluorescente.
Scanările tridimensionale de înaltă rezoluţie au fost obţinute prin microscopie cu fascicul luminos plan, iar AI a analizat automat imaginile şi a cartografiat 31 de organe şi tipuri de ţesut.
Metoda le-a permis cercetătorilor să observe simultan zonele de inflamaţie şi modificările structurale din organism.
Sistemul a fost testat pe şoareci hrăniţi cu o dietă bogată în grăsimi, care au dezvoltat obezitate şi modificări metabolice similare celor observate la oameni.
Rezultatele au indicat inflamaţie extinsă şi modificări ale ţesuturilor în mai multe organe, inclusiv în ţesutul adipos, ficat şi muşchi.
Cele mai neaşteptate rezultate au fost însă observate la nivelul sistemului nervos.
Cercetătorii au identificat modificări structurale importante ale nervului trigemen, responsabil de sensibilitatea feţei.
La şoarecii obezi, nervul prezenta mai puţine ramificaţii şi terminaţii nervoase. Aceste modificări sugerează o reducere a funcţiei senzoriale normale. Testele comportamentale au confirmat că animalele răspundeau mai slab la atingere şi la diferiţi stimuli.
Echipa a analizat ulterior probe de ţesut uman provenite de la persoane cu obezitate. Cercetătorii au identificat modificări moleculare similare în ganglionul trigeminal, centrul nervos implicat în sensibilitatea feţei.
Rezultatele sugerează că afectarea nervoasă observată la şoareci ar putea apărea şi la oameni.
Autorii spun că platforma ar putea schimba modul în care sunt studiate bolile complexe. În locul unei analize separate a fiecărui organ în parte, cercetătorii pot urmări acum modul în care bolile afectează organismul ca sistem integrat.
Echipa intenţionează să dezvolte în viitor şi "gemeni digitali" ai organismelor, care ar putea permite simularea evoluţiei bolilor şi testarea tratamentelor înainte de experimentele biologice propriu-zise.
Potrivit cercetătorilor, astfel de instrumente ar putea accelera dezvoltarea medicamentelor şi reduce necesarul de experimente pe animale, potrivit News.ro
