Un cercetător vietnamez folosește inteligența artificială pentru a „decodifica” bacteriile intestinale

Munca cercetătorului Dang Thanh Tung (Universitatea din Tokyo) ajută la descifrarea modului în care comunică bacteriile intestinale, deschizând o nouă direcție pentru medicina personalizată.

Ilustrație: ScienceDaily

Conform ScienceDaily , într-un studiu inovator, oamenii de știință de la Universitatea din Tokyo, Japonia, au aplicat inteligența artificială (IA) avansată pentru a decodifica ecosistemul complex al bacteriilor intestinale și semnalele chimice dintre acestea.

Echipa a dezvoltat o nouă rețea neuronală bayesiană numită VBayesMM, care detectează relații biologice reale, mai degrabă decât corelații aleatorii. Sistemul a depășit modelele tradiționale în studiile privind obezitatea, tulburările de somn și cancerul.

Bacteriile intestinale joacă un rol vital în sănătatea umană, influențând digestia, imunitatea și chiar starea de spirit. Corpul uman conține aproximativ 30-40 de trilioane de celule umane, în timp ce intestinul are singur până la 100 de trilioane de celule bacteriene - ceea ce înseamnă că avem mai multe celule bacteriene decât propriile noastre celule.

Aceste microorganisme nu numai că participă la digestie, dar produc și transformă mii de compuși mici numiți metaboliți – „mesageri chimici” care influențează metabolismul, sistemul imunitar și funcția creierului.

„Abia începem să înțelegem ce bacterii produc ce metaboliți și cum se schimbă aceste relații în diferite boli”, a declarat cercetătorul Tung Dang (Dang Thanh Tung) de la Laboratorul Tsunoda, Departamentul de Științe Biologice, Universitatea din Tokyo.

Dacă putem cartografia cu precizie interacțiunile dintre bacterii și substanțe chimice, putem dezvolta tratamente personalizate - de exemplu, cultivarea unui anumit tip de bacterii pentru a produce o substanță care are un beneficiu pentru sănătate sau conceperea de terapii care manipulează aceste substanțe pentru a trata bolile.

Problema constă în amploarea datelor: mii de specii și compuși bacterieni care interacționează fac extrem de dificilă găsirea de modele semnificative.

Pentru a rezolva această problemă, echipa a folosit inteligența artificială cu o abordare bayesiană pentru a detecta grupurile bacteriene care influențează de fapt fiecare metabolit și a calculat, de asemenea, nivelul de încredere al predicțiilor – ajutând la evitarea concluziilor înșelătoare.

„Testate pe date din lumea reală privind tulburările de somn, obezitatea și cancerul, modelul nostru a depășit în mod constant metodele existente și a identificat familii bacteriene care corespundeau proceselor biologice cunoscute”, a adăugat Tung. „Acest lucru ne dă încrederea că sistemul detectează relații biologice reale și nu modele statistice aleatorii.”

Capacitatea de a cuantifica incertitudinea ajută VBayesMM să ofere informații mai fiabile oamenilor de știință. Cu toate acestea, analiza seturilor mari de date microbiene necesită încă un volum mare de calcul, deși acest cost va scădea pe măsură ce tehnologia de procesare se îmbunătățește. Sistemul funcționează cel mai bine atunci când cantitatea de date microbiene este mai mare decât cantitatea de date despre metaboliți; dacă numărul de date microbiene este mai mare, precizia va scădea.

În plus, VBayesMM tratează în continuare fiecare specie bacteriană ca o entitate independentă, în timp ce în realitate acestea interacționează complex între ele.

Echipa dorește acum să extindă modelul pentru a gestiona seturi de date chimice mai cuprinzătoare, inclusiv compuși proveniți din bacterii, corpul uman și dietă. De asemenea, doresc să includă „arbori genealogici” ai speciilor bacteriene pentru a îmbunătăți predicțiile și a reduce timpul de calcul.

„Scopul final este de a identifica bacterii specifice care ar putea fi ținte pentru tratament sau intervenție nutrițională, trecând astfel de la cercetarea fundamentală la aplicarea clinică”, spune Tung.

Cu acest nou instrument de inteligență artificială, oamenii de știință se apropie de valorificarea potențialului microbiomului intestinal pentru a dezvolta medicină personalizată, deschizând calea către o asistență medicală mai precisă și mai eficientă în viitor.

Înapoi la subiect

VNA

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