Международная группа ученых под руководством Центра Гельмгольца в Мюнхене и Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана создала ИИ-инструмент MouseMapper, который впервые составил детальную 3D-карту повреждений всего организма мышей при ожирении на клеточном уровне. Оказалось, что ожирение поражает не только жировую ткань, но и нервы, а также вызывает системное воспаление, которое раньше было невозможно увидеть целиком. Ключевые особенности повреждения нервов, по мнению ученых, сохраняются у разных видов. Сама платформа уже готова для изучения других сложных заболеваний — диабета, рака, нейродегенераций и аутоиммунных расстройств.
MouseMapper построен на базовой модели глубокого обучения (foundation model), что позволяет ему обобщать данные далеко за пределами обучающей выборки. Платформа автоматически распознает 31 тип органов и тканей, одновременно выявляя нервные волокна и скопления иммунных клеток. Для этого ученые делали мышей прозрачными с помощью методики vDISCO, подсвечивали флуоресцентными маркерами нервы и макрофаги, а затем сканировали тела специальным световым микроскопом. Обработка одного животного давала до 50 терабайт данных.
Самым неожиданным открытием стало повреждение тройничного нерва — главного лицевого нерва, который отвечает за чувствительность мордочки и усов (вибрисс). У мышей с ожирением, которых кормили жирной пищей, этот нерв имел на 60% меньше окончаний, ветвей и узлов. Поведенческие тесты подтвердили: животные хуже реагировали на прикосновения к усам. То есть у них развился реальный сенсорный дефицит.
Затем исследователи изучили тройничный узел (ганглий) — структуру, где находятся тела клеток этих нейронов. С помощью пространственной протеомики они выявили изменения более 200 белков. Особенно пострадали те, что отвечают за рост отростков нервных клеток и за воспаление. Причем такие же молекулярные изменения нашли в образцах тройничного узла людей с ожирением. Это значит, что механизмы, выявленные на мышах, напрямую относятся к человеку.
MouseMapper также создал подробные карты воспаления по всему телу. Оказалось, что при ожирении иммунные клетки (макрофаги) собираются в крупные скопления не только в жировой ткани и печени, но также в мышцах, стенке живота и других органах. Размер этих скоплений показывает степень воспалительной активности. Ожирение — это не просто избыток калорий, а системное заболевание, которое одновременно поражает иммунную и нервную системы.
Авторы сделали все полученные 3D-атласы мышей общедоступными в интернете. Любой ученый может изучить, как ожирение меняет интересующие его ткани и органы. В перспективе команда планирует создавать цифровые двойники мышей в здоровом и больном состоянии. Это позволит моделировать болезни на компьютере, ускорять поиск лекарств и сокращать число экспериментов на животных.
Ранее стало известно, что специалисты из компании Google DeepMind разработали новую систему ИИ, которая позволяет быстрее формулировать гипотезы, проверять их в ходе экспериментов и анализировать результаты.
