Vnetja črevesja so v razvitem svetu zaradi neustrezne prehrane in sodobnega načina življenja v porastu. Raziskovalec Martin Stražar z inštituta Broad s pomočjo umetne inteligence zato preučuje vlogo črevesnih bakterij in razvija orodja za napovedovanje tveganj za črevesne in avtoimunske bolezni, kar bi lahko izboljšalo zdravje ljudi po svetu.
“V našem črevesju prebivajo trilijoni mikroorganizmov – bakterij, gliv in drugih organizmov – kar je po nekaterih ocenah celo več od vseh celic, ki sestavljajo človeško telo. Če bi črevesno mikrobioto šteli za organ, bi bila to verjetno največja struktura v telesu,” je za STA dejal Martin Stražar z inštituta Broad v Združenih državah Amerike.
Črevesne bakterije, ki sestavljajo črevesno mikrobioto, s svojimi beljakovinami vplivajo na zdravje posameznika. Pomagajo pri prebavi hrane in krepitvi imunskega sistema.
“Znan pregovor ‘Si to, kar ješ’ še posebej velja za mikrobioto, saj je raznolikost bakterij v črevesju odvisna od raznolikosti hrane, ki jo uživamo. Bolj barvit in raznolik je naš krožnik, več različnih vrst bakterij podpira naše telo,” je dejal. Po njegovih besedah je zato pogosta napaka pri skrbi za črevesje uživanje enolične prehrane.
Čeprav so črevesne bakterije večinoma koristne za prebavo in vzdrževanje našega zdravja, pa lahko nekatere sprožijo prekomeren ali napačen imunski odziv, kar lahko nenazadnje vodi do vnetij črevesja, kroničnih črevesnih bolezni in avtoimunskih bolezni, je opozoril. “Da bi te bolezni lahko učinkoviteje preprečevali, je zato ključno natančno poznavanje tistega, kar se skriva v črevesju,” je dejal.
Z umetno inteligenco napovedujejo tveganja za razvoj črevesnih in avtoimunskih bolezni
Po besedah Stražarja pa hitra evolucija in prilagajanje črevesnih bakterij predstavlja zakladnico beljakovin z mnogimi vlogami, ki jih zaradi kompleksnosti črevesne mikrobiote, raziskovalci šele spoznavajo.
“Dolgo časa tehnologija ni omogočala podrobnih analiz, vendar se je v zadnjem desetletju zaradi pocenitev in napredka v genomski analizi ter umetni inteligenci to začelo spreminjati,” je dejal.
Z modernimi modeli umetne inteligence, ki določijo funkcije nepoznanim beljakovinam, je skupina znanstvenikov, ki jo je vodil ravno Stražar, nedavno tako odkrila in prvič opisala črevesne bakterije in njihove beljakovine, ki lahko učinkovito razgradijo holesterol ter tako pomagajo pri zniževanju holesterola v krvi in tveganja za bolezni srca in ožilja pri ljudeh.
S svojo ekipo pa Stražar raziskuje tudi, kako predvsem genetski dejavniki vplivajo na dovzetnost za razvoj kronične vnetne črevesne bolezni in avtoimunskih bolezni, ter razvija orodja, ki napovejo imunske odzive posameznika na bakterijske in virusne beljakovine glede na njegov genotip.
Kot je dejal, pri tem preučujejo zlasti gen HLA-II, ki imunskemu sistemu omogoča prepoznavanje in predstavitev tujih beljakovin. Pri nekaterih ljudeh lahko določene različice tega gena povzročijo napačne imunske odzive, kar vodi do bolezni, kot sta multipla skleroza in revmatoidni artritis ter do vnetja črevesja, kar povečuje tveganje za kronične vnetne črevesne bolezni.
Raziskovalci z orodji, ki jih razvijajo, zato analizirajo različice tega gena in napovedujejo, kako se bodo vezale na bakterijske in virusne beljakovine. “Tako lahko prepoznamo genotipe, povezane s tveganjem za tovrstne bolezni,” je povedal Stražar.
V naslednjih letih naj bi genetske analize in orodja za napovedovanje imunskih odzivov postali dostopnejši, kar bi omogočilo zgodnje ugotavljanje dejavnikov tveganja za razvoj bolezni. “S tem bi lahko že pred pojavom simptomov določili, ali bi posameznikom koristila prilagojena prehrana, ki vključuje probiotike in večjo raznolikost živil. Na ta način bi lahko razvoj bolezni celo preprečili,” je dejal.
Kronične vnetne črevesne bolezni v razvitem svetu vse pogostejše
Kot je poudaril Stražar, so zlasti kronične vnetne črevesne bolezni, kamor spadata ulcerozni kolitis in Crohnova bolezen, v razvitem svetu vse pogostejše, v zadnjih letih pa narašča število bolnikov tudi v razvijajočih se državah.
Čeprav vzroki za nastanek bolezni niso povsem znani, imajo po mnenju strokovnjakov pomembno vlogo dedni dejavniki, na naraščajočo pojavnost pa vplivajo predvsem neustrezna prehrana, sedeč način življenja, stres ter pomanjkanje spanja in telesne aktivnosti, je poudaril Stražar.
Da je v razvitem svetu teh bolezni vse več, po njegovih besedah nakazuje t. i. higienska hipoteza, ki pravi, da smo zaradi sodobne higiene in manjšega stika z naravo v prvih tisoč dneh življenja premalo izpostavljeni raznolikim mikrobom iz okolja.
“To zgodnje življenjsko obdobje je ključno, saj imunski sistem tedaj vzorči okolje, prepoznava koristne mikroorganizme in gradi sposobnost ločevanja med lastnimi in tujimi snovmi. Zmanjšana izpostavljenost v tem obdobju tako lahko vpliva na kasnejšo občutljivost imunskega sistema,” je pojasnil.
Na tveganje za kronične vnetne črevesne bolezni sicer močno vpliva tudi pogosta uporaba antibiotikov, kar je po besedah Stražarja še posebej izrazito v zahodnih državah, kjer je regulacija trga šibkejša, kot na primer v ZDA.
Črevesna vnetja in s tem povezane bolezni se primarno zdravijo s protivnetnimi zdravili in biološkimi terapijami, v naprednih primerih pa tudi z invazivnimi postopki, kot je presaditev mikrobioma, je opozoril.
Kot je poudaril, je zato ključno, da se razvijajo manj invazivne in bolj prilagojene metode zdravljenja. Priložnosti ponujajo tudi orodja umetne inteligence za napovedovanje imunskega odziva, ki jih razvijajo na inštitutu Broad. Čeprav so nekatere od teh metod še v razvoju, je prihodnost obetavna, meni Stražar. “Ta orodja so že uporabna na številnih področjih, med drugim tudi za odkrivanje kandidatov za cepiva proti virusnim okužbam. Nedavno smo z njimi našli novega kandidata za cepivo proti virusu SARS-CoV-2,” je dejal.
Celoten je v intervju na voljo na portalu STAznanost: sta.si/qOgXCM
