Tutkijat onnistuivat selvittämään tekoälyn voimin Crohnin taudin salaisuuden. Tutkimus julkaistiin lokakuussa Journal of Clinical Investigation -lehdessä.
Ihmisen suolistossa on kahdenlaisia makrofageja. Ne ovat erikoistuneita valkosoluja, joilla on hyvin erilaiset mutta yhtä tärkeät tehtävät ruoansulatusjärjestelmän tasapainon ylläpidossa. Tulehdukselliset makrofagit torjuvat mikrobien aiheuttamia infektioita, kun taas ei-tulehdukselliset makrofagit korjaavat vaurioitunutta kudosta.
Crohnin taudissa, joka on tulehduksellinen suolistosairaus (IBD), näiden kahden makrofagityypin välinen epätasapaino voi johtaa krooniseen tulehdukseen, joka vahingoittaa suolen seinämää ja aiheuttaa kipua sekä muita oireita.
Kalifornian yliopiston San Diegon lääketieteellisen tiedekunnan tutkijat ovat kehittäneet uuden lähestymistavan, joka yhdistää tekoälyn ja kehittyneet molekyylibiologian menetelmät selvittääkseen, mikä saa makrofagin muuttumaan joko tulehdukselliseksi tai ei-tulehdukselliseksi.
Tutkimus ratkaisee samalla pitkään jatkuneen kiistanarvoituksen geenistä nimeltä NOD2 ja sen roolista tässä prosessissa. NOD2 löydettiin vuonna 2001, ja se oli ensimmäinen geeni, jonka havaittiin lisäävän Crohnin taudin riskiä.
Tehokkaan koneoppimismenetelmän avulla tutkijat analysoivat tuhansia makrofagien geeniekspressioprofiileja tulehduksellista suolistosairautta sairastavien ja terveiden ihmisten paksusuolikudoksista. He tunnistivat 53 geenistä koostuvan geeniprofiilin, joka erottelee tulehdukselliset makrofagit kudosta korjaavista makrofageista.
Yksi näistä 53 geenistä koodaa proteiinia nimeltä girdin. Jatkoanalyysi osoitti, että ei-tulehduksellisissa makrofageissa tietty osa NOD2-proteiinista sitoutuu girdiniin. Tämä sitoutuminen hillitsee hallitsematonta tulehdusta, poistaa haitallisia mikrobeja ja mahdollistaa tulehduksen vaurioittamien kudosten korjaamisen.
Yleisin Crohnin tautiin liittyvä NOD2-geenin mutaatio kuitenkin poistaa sen osan, johon girdin normaalisti sitoutuisi. Tämän seurauksena syntyy vaarallinen epätasapaino tulehduksellisten ja ei-tulehduksellisten makrofagien välillä.
”NOD2 toimii elimistön infektiovalvontajärjestelmänä”, sanoo tutkimuksen pääkirjoittaja, solubiologian ja molekyylilääketieteen professori Pradipta Ghosh Kalifornian yliopistosta tiedotteessa. ”Kun se on sitoutuneena girdiniin, se havaitsee tunkeutuvat taudinaiheuttajat ja säilyttää suoliston immuunitasapainon neutraloimalla ne nopeasti. Ilman tätä yhteyttä NOD2:n valvontajärjestelmä romahtaa.”
Tutkijat vahvistivat NOD2:n ja girdinin välisen vuorovaikutuksen tärkeyden vertaamalla Crohnin tautia mallintavia hiiriä, joilta girdin-proteiini puuttui, sellaisiin hiiriin, joilla proteiini oli ennallaan. Girdiniä vailla olevilla hiirillä havaittiin suolistomikrobiston epätasapainoa ja ohutsuolen tulehdusta, ja ne kuolivat usein verenmyrkytykseen, jossa immuunijärjestelmä ylireagoi infektioon ja aiheuttaa tulehdusta koko kehossa ja elintärkeissä elimissä.
”Suolisto on taistelukenttä, ja makrofagit ovat rauhanturvaajia”, sanoo tutkimuksen toinen pääkirjoittaja, apulaisprojektitutkija Gajanan D. Katkar, tiedotteessa. ”Ensimmäistä kertaa tekoäly on antanut meille mahdollisuuden määritellä ja seurata selvästi kahden vastakkaisen joukkueen pelaajia.”
Tulokset selittävät, miten keskeinen geenimutaatio aiheuttaa taudin, ja voivat tulevaisuudessa auttaa kehittämään hoitoja, jotka palauttavat girdinin ja NOD2:n välisen tasapainon.