Новый ИИ-атлас показывает, как ожирение влияет на весь организм

«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. 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. 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.

Related

• Новый атлас показывает изменения органов в организме женщин во время менопаузы

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.