«Атлас» человеческого тела на основе ИИ помогает учёным изучать ожирение, показывая его влияние на организм целиком, а не по отдельным органам.
Новый инструмент на основе искусственного интеллекта (ИИ) показал, как ожирение влияет на весь организм на клеточном уровне, выявив масштабные повреждения далеко за пределами жировой ткани.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Исследование, опубликованное в журнале Nature, (источник на английском языке) возглавили учёные из центра Helmholtz Munich, Мюнхенского университета имени Людвига-Максимилиана (LMU) и сотрудничающих институтов.
Платформа ИИ под названием MouseMapper создаёт подробный 3D-«атлас» всего тела. Она одновременно распознаёт органы, нервные волокна и клетки иммунной системы в десятках миллионов структур.
До сих пор учёные могли изучать изменения при заболеваниях лишь по отдельным органам. Эта система даёт возможность увидеть весь организм целиком в рамках одного анализа.
Как ИИ «картирует» организм
Чтобы создать этот атлас, исследователи маркировали у мышей нервы и клетки иммунной системы с помощью флуоресцентных меток. Затем к животным применили методы просветления тканей, сделав их тела оптически прозрачными при сохранении этих флуоресцентных сигналов.
Специальная микроскопия с листовым освещением позволила получить трёхмерные снимки всего тела в высоком разрешении. Затем ИИ автоматически проанализировал изображения и нанёс на карту 31 орган и тип ткани.
Это позволило исследователям одновременно увидеть, где по всему организму возникают воспаление и структурные повреждения.
Повреждения множества органов при ожирении
Команда протестировала систему на мышах, которых кормили пищей с высоким содержанием жиров. У этих животных развилось ожирение и метаболические нарушения, сходные с теми, что наблюдаются у людей.
Результаты показали обширное воспаление и изменения тканей в ряде органов, включая жировую ткань, печень и мышцы.
Однако наиболее неожиданными оказались изменения в нервной системе.
Учёные обнаружили серьёзные структурные изменения в тройничном нерве, который отвечает за чувствительность лица. У мышей с ожирением у этого нерва оказалось меньше разветвлений и окончаний.
Это указывало на утрату нормальной чувствительности. Поведенческие тесты подтвердили, что мыши слабее реагировали на прикосновения и стимуляцию.
Подобные признаки выявлены и у людей
Затем учёные проанализировали образцы тканей людей с ожирением.
Они обнаружили сходные молекулярные изменения в тройничном ганглии - нервном узле, связанном с чувствительностью лица.
Это говорит о том, что связанное с ожирением повреждение нервов, обнаруженное у мышей, может происходить и у людей.
Шаг к «цифровым двойникам» заболеваний
Исследователи считают, что эта платформа может радикально изменить подход к изучению сложных заболеваний.
Вместо того чтобы сосредотачиваться на одном органе, учёные теперь могут изучать, как болезни воздействуют на весь организм как на единую систему.
Команда также надеется в будущем создавать «цифровых двойников» организмов. Это позволит моделировать течение заболеваний и проверять возможные методы лечения до проведения реальных экспериментов.
Такие инструменты могут ускорить поиск новых лекарств и сократить потребность в опытах на животных.