Η σύγχρονη ιατρική αντιμετωπίζει πλέον την παχυσαρκία ως μια πολύπλοκη συστημική νόσο και όχι ως απλή δυσλειτουργία μεμονωμένων οργάνων, όπως το ήπαρ, οι μύες και το λίπος. Παράλληλα τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες στρέφονται όλο και περισσότερο σε τεχνολογίες που τους επιτρέπουν να δουν το σώμα ως ένα ενιαίο, πολύπλοκο και δυναμικό δίκτυο λειτουργιών που αλληλεπιδρούν συνεχώς μεταξύ τους.

Με τη βοήθεια ενός εξελιγμένου συστήματος τεχνητής νοημοσύνης, οι ερευνητές δημιούργησαν έναν τρισδιάστατο «άτλαντα» ολόκληρου του σώματος πειραματόζωων, ο οποίος αποκαλύπτει πώς η παχυσαρκία επηρεάζει ταυτόχρονα πολλαπλά συστήματα, ακόμη και εκείνα που μέχρι πρότινος θεωρούνταν «άθικτα». Το εργαλείο, που ονομάζεται MouseMapper, αναπτύχθηκε από ερευνητικές ομάδες στο Μόναχο και επιτρέπει για πρώτη φορά μια ολιστική, ενιαία απεικόνιση των αλλαγών που προκαλεί η παχυσαρκία σε επίπεδο κυττάρων.

Πώς λειτουργεί ο «άτλας» του σώματος

Για να δημιουργηθεί αυτή η πρωτοποριακή χαρτογράφηση, οι ερευνητές συνδύασαν προηγμένες απεικονιστικές τεχνικές με τεχνητή νοημοσύνη. Με ειδικούς δείκτες «φώτισαν» νευρικά και ανοσολογικά κύτταρα πειραματόζωων, ενώ παράλληλα εφάρμοσαν μια μέθοδο που καθιστά τους ιστούς διαυγείς, επιτρέποντας στο φως να τους διαπερνά χωρίς να αλλοιώνει τις πληροφορίες που φέρουν.

Αυτό το υλικό στη συνέχεια καταγράφηκε με την μορφή τρισδιάστατης μικροσκοπίας, η οποία αποδίδει ολόκληρο το σώμα με εντυπωσιακή λεπτομέρεια. Η τεχνητή νοημοσύνη ανέλαβε να αναλύσει αυτόν τον τεράστιο όγκο δεδομένων, αναγνωρίζοντας αυτόματα όργανα, ιστούς και νευρικά δίκτυα. Έτσι, οι επιστήμονες μπόρεσαν να παρακολουθήσουν ταυτόχρονα 31 διαφορετικές περιοχές του σώματος και να δουν πού εμφανίζονται φλεγμονές, πού μεταβάλλεται η δομή των ιστών και πώς επηρεάζονται τα νεύρα.

Το αποτέλεσμα ήταν μια ολοκληρωμένη, ενιαία εικόνα του οργανισμού των πειραματόζωων, που αποτυπώνει τις επιπτώσεις της παχυσαρκίας όχι αποσπασματικά, αλλά ως μια διαδικασία που εξελίσσεται σε πολλά επίπεδα ταυτόχρονα.

Τι αποκάλυψε η μελέτη για την παχυσαρκία

Οι ερευνητές δοκίμασαν το σύστημα σε παχύσαρκα πειραματόζωα που είχαν ακολουθήσει μια διατροφή πλούσια σε λιπαρά και είχαν εμφανίσει μεταβολικές διαταραχές αντίστοιχες με εκείνες που παρατηρούνται στους ανθρώπους. Η ανάλυση των δεδομένων αποκάλυψε εκτεταμένη φλεγμονή σε πολλούς ιστούς, όχι μόνο στο λιπώδη ιστό, καθώς και μεταβολές στη δομή του ήπατος και των μυών.

Το πιο απροσδόκητο εύρημα, όμως, εντοπίστηκε στο νευρικό σύστημα των πειραματόζωων. Το τρίδυμο νεύρο, που είναι υπεύθυνο για την αίσθηση στο πρόσωπο, εμφάνιζε σημαντικά λιγότερες απολήξεις και διακλαδώσεις στα παχύσαρκα ποντίκια, μια εικόνα που υποδηλώνει μειωμένη αισθητικότητα.

Μάλιστα, οι ερευνητές επιβεβαίωσαν το εύρημα και συμπεριφορικά. Όπως αναφέρουν, τα πειραματόζωα ανταποκρίνονταν πιο αδύναμα σε ερεθίσματα αφής, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι δομικές αλλαγές είχαν πιθανότατα λειτουργικό αντίκτυπο.

Παρόμοια σημάδια και στους ανθρώπους

Για να διαπιστώσουν αν αυτές οι αλλαγές περιορίζονται στα ποντίκια, οι ερευνητές εξέτασαν ανθρώπινα δείγματα ιστών από παχύσαρκα άτομα. Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Nature, έδειξαν παρόμοιες μοριακές μεταβολές στο τρίδυμο γάγγλιο, το κέντρο του νεύρου που σχετίζεται με την αίσθηση του προσώπου.

Αυτό σημαίνει, σύμφωνα με τους ερευνητές, ότι η παχυσαρκία ενδέχεται να επηρεάζει την νευρική λειτουργία και στους ανθρώπους, κάτι που μέχρι σήμερα δεν είχε αποτυπωθεί με σαφήνεια.

Η παχυσαρκία & τα «ψηφιακά δίδυμα»

Η νέα πλατφόρμα ανοίγει τον δρόμο για μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση στη μελέτη σύνθετων ασθενειών. Οι επιστήμονες μπορούν να παρακολουθούν σε πραγματικό χρόνο πώς τα όργανα «επικοινωνούν» μεταξύ τους, πώς η φλεγμονή δεν περιορίζεται σε ένα σημείο αλλά εξαπλώνεται σε διαφορετικούς ιστούς και πώς το νευρικό, το ανοσοποιητικό και οι υπόλοιπες λειτουργίες του οργανισμού επηρεάζονται ως ενιαίο σύστημα.

Ο απώτερος στόχος αυτής της τεχνολογίας είναι η δημιουργία «ψηφιακών διδύμων» (“digital twins”), λεπτομερών ψηφιακών μοντέλων οργανισμών που θα επιτρέπουν στους ερευνητές να προσομοιώνουν την εξέλιξη μιας ασθένειας και να δοκιμάζουν πιθανές θεραπείες πριν περάσουν σε πραγματικά πειράματα.

Μια τέτοια δυνατότητα θα μπορούσε να επιταχύνει σημαντικά την ανάπτυξη νέων θεραπειών, περιορίζοντας την ανάγκη για παρατεταμένες εργαστηριακές δοκιμές.