أداة جديدة تبحث عن أدلة على مرض الزهايمر في الميكروبيوم المعوي

أداة جديدة تبحث عن أدلة على مرض الزهايمر في الميكروبيوم المعوي

يستخدم باحثو كليفلاند كلينك الذكاء الاصطناعي للكشف عن العلاقة بين ميكروبيوم الأمعاء ومرض الزهايمر.

وأظهرت دراسات سابقة أن مرضى الزهايمر يعانون من تغيرات في بكتيريا الأمعاء مع تقدم المرض. التي صدرت حديثاتقارير الخليةتصف الدراسة طريقة حسابية لتحديد كيفية تفاعل المنتجات الثانوية البكتيرية التي تسمى المستقلبات مع المستقبلات الموجودة على الخلايا والمساهمة في مرض الزهايمر.

عمل الدكتور فيكسيونج تشينج، المدير المؤسس لمركز الجينوم في كليفلاند كلينيك، بشكل وثيق مع مركز لو روفو لصحة الدماغ ومركز الميكروبيوم وصحة الإنسان (CMHH). تصنف الدراسة المستقلبات والمستقبلات وفقًا لاحتمالية تفاعلها مع بعضها البعض واحتمالية تأثير الزوج على مرض الزهايمر. تمثل البيانات واحدة من خرائط الطريق الأكثر شمولاً حتى الآن لدراسة الأمراض المرتبطة بعملية التمثيل الغذائي.

تطلق البكتيريا المستقلبات في أجسامنا أثناء تحلل الطعام الذي نأكله للحصول على الطاقة. تتفاعل المستقلبات بعد ذلك مع الخلايا وتؤثر عليها، مما يحفز العمليات الخلوية التي يمكن أن تكون مفيدة أو ضارة بالصحة. بالإضافة إلى مرض الزهايمر، ربط الباحثون المستقلبات بأمراض القلب والعقم والسرطان وأمراض المناعة الذاتية والحساسية.

إن منع التفاعلات الضارة بين المستقلبات وخلايانا يمكن أن يساعد في مكافحة المرض. ويعمل الباحثون على تطوير أدوية لتنشيط أو منع ارتباط المستقلبات بالمستقبلات الموجودة على سطح الخلية. التقدم في هذا النهج بطيء بسبب الكم الهائل من المعلومات المطلوبة لتحديد المستقبل المستهدف.

تعتبر المستقلبات المعوية هي المفتاح للعديد من العمليات الفسيولوجية في أجسامنا، ولكل مفتاح قفل على صحة الإنسان ومرضه. المشكلة هي أن لدينا عشرات الآلاف من المستقبلات وآلاف المستقلبات في نظامنا. لذلك، كان اكتشاف المفتاح الذي يناسب أي قفل يدويًا أمرًا شاقًا ومكلفًا. ولهذا السبب قررنا استخدام الذكاء الاصطناعي”.

فيكسيونج تشينج، دكتوراه، المدير المؤسس لمركز الجينوم، كليفلاند كلينك

فريق د.

المؤلف الأول للدراسة وزميل ما بعد الدكتوراه في مختبر تشينغ، يونغوانغ كيو، دكتوراه، قاد فريقًا ضم جيه. مارك براون، دكتوراه، مدير الأبحاث، CMMH؛ جيمس ليفرنز، دكتوراه في الطب، مدير مركز كليفلاند كلينك لو روفو لصحة الدماغ ومدير مركز كليفلاند لأبحاث مرض الزهايمر؛ وعالمة النفس العصبي جيسيكا كالدويل، دكتوراه، ABPP/CN. مديرة مركز الوقاية من حركة الزهايمر النسائية في كليفلاند كلينك نيفادا.

استخدم الفريق شكلاً من أشكال الذكاء الاصطناعي يسمى التعلم الآلي لتحليل أكثر من 1.09 مليون زوج محتمل من مستقبلات الأيض والتنبؤ باحتمالية مساهمة كل تفاعل في مرض الزهايمر.

وشملت التحليلات:

• genetische und proteomische Daten aus menschlichen und präklinischen Studien zur Alzheimer-Krankheit
• unterschiedliche Rezeptor- (Proteinstrukturen) und Metabolitenformen
• wie sich verschiedene Metaboliten auf von Patienten stammende Gehirnzellen auswirken

قام الفريق بفحص أزواج مستقبلات الأيض التي من المرجح أن تؤثر على مرض الزهايمر في خلايا الدماغ لدى مرضى الزهايمر.

أحد الجزيئات التي ركزوا عليها هو مستقلب وقائي يسمى أغماتين، والذي يعتقد أنه يحمي خلايا الدماغ من الالتهابات والأضرار ذات الصلة. وجدت الدراسة أن الأغماتين يتفاعل على الأرجح مع مستقبل يسمى CA3R في مرض الزهايمر.

أدى علاج الخلايا العصبية المصابة بمرض الزهايمر بالأغماتين إلى خفض مستويات CA3R بشكل مباشر، مما يشير إلى أن المستقلب والمستقبل يؤثران على بعضهما البعض. تحتوي الخلايا العصبية المعالجة بالأغماتين أيضًا على مستويات أقل من بروتينات تاو المفسفرة، وهي علامة على مرض الزهايمر.

يقول الدكتور تشينغ إن هذه التجارب تظهر كيف يمكن لخوارزميات الذكاء الاصطناعي الخاصة بفريقه أن تمهد الطريق لطرق بحثية جديدة في العديد من الأمراض غير مرض الزهايمر.

وقال: "لقد ركزنا بشكل خاص على مرض الزهايمر، ولكن التفاعلات بين مستقبلات الأيض تلعب دورا في كل مرض تقريبا يشمل ميكروبات الأمعاء". "نأمل أن توفر أساليبنا إطارًا للتقدم في مجال الأمراض المرتبطة بالأيض وصحة الإنسان بأكمله." الآن يقوم الدكتور تشنغ وفريقه بأخذ تقنيات الذكاء الاصطناعي هذه إلى أبعد من ذلك وتطبيقها لدراسة التفاعلات بين العوامل الوراثية والبيئية (بما في ذلك الغذاء وأيضات الأمعاء) على صحة الإنسان ومرضه، بما في ذلك مرض الزهايمر وغيره من الأمراض المعقدة.

مصادر: