Investigador vietnamita utiliza IA para "descifrar" las bacterias intestinales

El trabajo del investigador Dang Thanh Tung (Universidad de Tokio) ayuda a descifrar cómo se comunican las bacterias intestinales, abriendo una nueva vía para la medicina personalizada.

Ilustración: ScienceDaily

Según ScienceDaily , en un estudio innovador, científicos de la Universidad de Tokio, Japón, han aplicado inteligencia artificial (IA) avanzada para descifrar el complejo ecosistema de las bacterias intestinales y las señales químicas entre ellas.

El equipo desarrolló una nueva red neuronal bayesiana llamada VBayesMM, que detecta relaciones biológicas reales en lugar de correlaciones aleatorias. El sistema superó a los modelos tradicionales en estudios sobre obesidad, trastornos del sueño y cáncer.

Las bacterias intestinales desempeñan un papel vital en la salud humana, influyendo en la digestión, la inmunidad e incluso el estado de ánimo. El cuerpo humano contiene entre 30 y 40 billones de células humanas, mientras que solo el intestino alberga hasta 100 billones de células bacterianas; es decir, tenemos más células bacterianas que nuestras propias células.

Estos microorganismos no solo participan en la digestión, sino que también producen y transforman miles de pequeños compuestos llamados metabolitos – “mensajeros químicos” – que influyen en el metabolismo, el sistema inmunológico y la función cerebral.

"Apenas estamos empezando a comprender qué bacterias producen qué metabolitos y cómo cambian estas relaciones en diferentes enfermedades", dijo el investigador Tung Dang (Dang Thanh Tung) del Laboratorio Tsunoda, Departamento de Ciencias Biológicas, Universidad de Tokio.

Si podemos mapear con precisión las interacciones entre las bacterias y las sustancias químicas, podremos desarrollar tratamientos personalizados; por ejemplo, cultivando un tipo particular de bacteria para producir una sustancia que tenga un beneficio para la salud, o diseñando terapias que manipulen esas sustancias para tratar enfermedades.”

El problema radica en la enorme escala de los datos: miles de especies y compuestos bacterianos que interactúan hacen extremadamente difícil encontrar patrones significativos.

Para resolver este problema, el equipo utilizó inteligencia artificial con un enfoque bayesiano para detectar los grupos bacterianos que realmente influyen en cada metabolito, y también calculó el nivel de confianza de las predicciones, lo que ayudó a evitar conclusiones engañosas.

«Al probar nuestro modelo con datos reales sobre trastornos del sueño, obesidad y cáncer, superó sistemáticamente a los métodos existentes e identificó familias bacterianas que coincidían con procesos biológicos conocidos», añadió Tung. «Esto nos da la seguridad de que el sistema detecta relaciones biológicas reales y no patrones estadísticos aleatorios».

La capacidad de cuantificar la incertidumbre ayuda a VBayesMM a proporcionar información más fiable a los científicos. Sin embargo, el análisis de grandes conjuntos de datos microbianos sigue siendo computacionalmente intensivo, aunque este coste disminuirá a medida que mejore la tecnología de procesamiento. El sistema funciona mejor cuando la cantidad de datos microbianos es mayor que la de datos de metabolitos; si la cantidad de datos microbianos es mayor, la precisión disminuirá.

Además, VBayesMM sigue tratando a cada especie bacteriana como una entidad independiente, cuando en realidad interactúan de forma compleja entre sí.

El equipo busca ahora ampliar el modelo para que pueda manejar conjuntos de datos químicos más completos, incluyendo compuestos de bacterias, el cuerpo humano y la dieta. También quieren incorporar árboles genealógicos de especies bacterianas para mejorar las predicciones y reducir el tiempo de cálculo.

“El objetivo final es identificar bacterias específicas que puedan ser objeto de tratamiento o intervención nutricional, pasando así de la investigación básica a la aplicación clínica”, afirma Tung.

Con esta nueva herramienta de IA, los científicos están cada vez más cerca de aprovechar el potencial del microbioma intestinal para desarrollar medicina personalizada, abriendo el camino a una atención médica más precisa y eficaz en el futuro.

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VNA

Fuente: https://tuoitre.vn/nha-nghien-cuu-viet-dung-ai-giai-ma-vi-khuyen-duong-ruot-20251111125341462.htm