Немецкие ученые разработали систему искусственного интеллекта «MouseMapper», способную картировать патологические изменения во всем организме на клеточном уровне. С помощью новой платформы исследователи из Центра имени Гельмгольца в Мюнхене и Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана обнаружили системное воспаление и ранее неизвестные повреждения нервной системы, связанные с ожирением. Соответствующее исследование опубликовано в журнале «Nature».
Традиционные методы гистологии требуют разрезания тканей на тонкие слои, что разрушает целостность органов и затрудняет оценку системных эффектов заболеваний. Чтобы решить эту проблему, авторы работы объединили методы оптического просветления тканей, флуоресцентного мечения и плоскостной световой микроскопии. Это позволило сделать тела лабораторных мышей прозрачными, сохранив свечение маркеров на иммунных клетках и нейронах, и получить детальные трехмерные снимки всего организма.
Анализ полученных массивов данных, содержащих десятки миллионов клеточных структур, выполняет нейросеть «MouseMapper». Построенная на основе базовой модели машинного обучения, система способна автоматически распознавать и сегментировать 31 тип органов и тканей, а также отслеживать распределение нервных волокон и иммунных клеток. Главное преимущество технологии – отсутствие необходимости предварительно выбирать конкретные области для исследования, что позволяет анализировать организм как единую систему.
В ходе экспериментов исследователи изучили изменения у мышей, находившихся на диете с высоким содержанием жиров. Система зафиксировала множественные нарушения в структуре периферической нервной системы и распределении иммунных клеток. Наиболее заметные изменения произошли в тройничном нерве, отвечающем за чувствительность лица и мимическую активность. У мышей с ожирением наблюдалось выраженное сокращение количества нервных окончаний и ответвлений, что привело к снижению реакции на внешние раздражители.
Исследователи также проанализировали образцы тканей человека. В тройничном узле людей с избыточным весом были обнаружены те же молекулярные биомаркеры воспаления и деградации нервной ткани, что и у животных. По мнению авторов, разработанная технология может стать универсальным инструментом для изучения других сложных системных патологий, включая сахарный диабет, онкологические и аутоиммунные заболевания. В перспективе это позволит создавать точные цифровые копии организмов для виртуального тестирования новых лекарств.
