Μια ανακάλυψη που υπόσχεται να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε και αντιμετωπίζουμε τη νόσο του Crohn προήλθε από το University of California San Diego (UC San Diego). Ερευνητές συνδύασαν τεχνητή νοημοσύνη με μοριακή βιολογία για να αποκαλύψουν τι πραγματικά συμβαίνει στο ανοσοποιητικό σύστημα του εντέρου όταν η φυσική ισορροπία μεταξύ φλεγμονής και ίασης καταρρέει. Το αποτέλεσμα: η λύση σε ένα επιστημονικό αίνιγμα που παρέμενε άλυτο για περισσότερο από δύο δεκαετίες.
Η νόσος του Crohn είναι μια χρόνια φλεγμονώδης πάθηση του εντέρου που προκαλεί πόνο, διάρροια, κόπωση και σοβαρές βλάβες στα τοιχώματα του πεπτικού σωλήνα. Παρόλο που εδώ και χρόνια γνωρίζουμε πως σχετίζεται με υπερδραστήριες ανοσολογικές αντιδράσεις, ο ακριβής μηχανισμός που προκαλεί τη χρόνια φλεγμονή παρέμενε ασαφής.
Ο ανθρώπινος οργανισμός στηρίζεται σε δύο βασικούς τύπους μακροφάγων – ειδικά λευκά αιμοσφαίρια που δρουν ως «καθαριστές» του ανοσοποιητικού. Τα φλεγμονώδη μακροφάγα επιτίθενται σε μικρόβια, ενώ τα μη φλεγμονώδη επιδιορθώνουν ιστούς και βοηθούν στην ίαση. Στους ασθενείς με Crohn, η ισορροπία αυτή διαλύεται. Τα μακροφάγα που θα έπρεπε να θεραπεύουν, αρχίζουν να καταστρέφουν.
Η ομάδα του UC San Diego δημιούργησε ένα καινοτόμο μοντέλο που χρησιμοποιεί AI για να χαρτογραφήσει τι ακριβώς καθορίζει αν ένα μακροφάγο θα γίνει «πολεμιστής» ή «θεραπευτής».
Η έρευνα επικεντρώθηκε σε ένα γονίδιο γνωστό ως NOD2, το οποίο από το 2001 έχει συνδεθεί με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης της νόσου του Crohn. Ωστόσο, κανείς δεν είχε καταλάβει γιατί. Για να το ανακαλύψουν, οι ερευνητές ανέλυσαν με αλγόριθμους μηχανικής μάθησης χιλιάδες δείγματα μακροφάγων τόσο από υγιείς ανθρώπους όσο και από ασθενείς με φλεγμονώδη νόσο του εντέρου (IBD).
Η ανάλυση αποκάλυψε ένα γενετικό «αποτύπωμα» 53 γονιδίων που ξεχωρίζουν σταθερά τα φλεγμονώδη από τα επουλωτικά μακροφάγα. Ανάμεσα σε αυτά, ένα ξεχώρισε: το γονίδιο που κωδικοποιεί την πρωτεΐνη girdin.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν πως σε φυσιολογικές συνθήκες, ένα τμήμα της πρωτεΐνης NOD2 συνδέεται με τη girdin. Αυτή η σύνδεση λειτουργεί σαν μοριακός διακόπτης που κρατά το ανοσοποιητικό σύστημα του εντέρου σε ισορροπία, εξουδετερώνοντας παθογόνα, περιορίζοντας τη φλεγμονή και επιτρέποντας στους ιστούς να επουλωθούν.
Ωστόσο, η πιο κοινή γενετική μετάλλαξη του NOD2 που παρατηρείται στους ασθενείς με Crohn αφαιρεί ακριβώς αυτό το τμήμα, το σημείο πρόσδεσης της girdin. Χωρίς αυτή τη «συμμαχία», ο μηχανισμός ελέγχου χάνεται και η φλεγμονή ξεφεύγει εκτός ορίων.
«Το NOD2 λειτουργεί ως σύστημα παρακολούθησης των λοιμώξεων του οργανισμού», εξηγεί ο καθηγητής Pradipta Ghosh, επικεφαλής της μελέτης. «Όταν συνεργάζεται με τη girdin, μπορεί να αναγνωρίσει τους εισβολείς και να κρατήσει τις ανοσολογικές αντιδράσεις υπό έλεγχο. Όταν όμως αυτή η συνεργασία σπάσει, η άμυνα μετατρέπεται σε καταστροφή».
Για να δοκιμάσουν τη θεωρία τους, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν πειραματικά μοντέλα ποντικών. Όταν αφαίρεσαν τη girdin, τα ζώα εμφάνισαν σοβαρή φλεγμονή στο έντερο, διαταραχή του μικροβιώματος και, σε πολλές περιπτώσεις, θάνατο από σήψη — μια γενικευμένη φλεγμονώδη αντίδραση που καταστρέφει ζωτικά όργανα.
«Το έντερο είναι ένα πεδίο μάχης, και τα μακροφάγα είναι οι ειρηνοποιοί», σημειώνει ο Gajanan D. Katkar, συν-συγγραφέας της μελέτης. «Για πρώτη φορά, η τεχνητή νοημοσύνη μάς επέτρεψε να χαρτογραφήσουμε με σαφήνεια τις δύο αντίπαλες δυνάμεις που καθορίζουν τη μοίρα του».
Τα πειράματα επιβεβαίωσαν ότι η απώλεια της girdin απορρυθμίζει πλήρως την ανοσολογική ισορροπία και οδηγεί σε ανεξέλεγκτη φλεγμονή.
Η ανακάλυψη αυτή όχι μόνο λύνει ένα 25ετές μυστήριο, αλλά ανοίγει και νέους δρόμους για τη θεραπεία της νόσου του Crohn. Η ιδέα ότι η αποκατάσταση της σύνδεσης μεταξύ NOD2 και girdin θα μπορούσε να επαναφέρει την ανοσολογική ισορροπία δημιουργεί ελπίδες για στοχευμένες θεραπείες που δεν θα απλώς καταστέλλουν τη φλεγμονή, αλλά θα επαναφέρουν τη φυσική της ρύθμιση.
«Συνδυάζοντας τη δύναμη της τεχνητής νοημοσύνης με τη μοριακή βιολογία, μπορέσαμε να αποκαλύψουμε πώς μια μικρή γενετική μεταβολή μπορεί να έχει τεράστιες συνέπειες για την υγεία», σημειώνει ο Ghosh.
[source]
