Кишечные бактерии играют колоссальную роль в поддержании человеческого здоровья. Их поразительное разнообразие и сложнейшие взаимодействия как внутри организма, так и друг с другом долгое время оставались предметом споров. Учёные Токийского университета совершили прорыв, применив особый вид ИИ — байесовскую нейронную сеть — для глубокого анализа данных о микробиоме. Эта новаторская техника выявила достоверные взаимосвязи, ускользавшие от традиционных методов.
Властелины микрокосма
Если ваше тело насчитывает около 30–40 триллионов собственных клеток, то кишечник населяет армия в 100 триллионов полезных бактерий. Эти миллиарды микроскопических жителей активно формируют ваше здоровье!
Могущество метаболитов
Бактерии кишечника отвечают не только за пищеварение. Невероятно, как они влияют на иммунитет, обмен веществ и даже эмоциональное состояние! Это влияние осуществляется через метаболиты – разнообразные вещества, которые микробы синтезируют и преобразуют. Эти универсальные молекулы действуют как посланники во всём организме.
Персонифицированное лечение: мечта становится реальностью
"Ключевой вопрос: какие именно бактерии вырабатывают определённые метаболиты при разных состояниях здоровья?" — поясняет ведущий исследователь Тунг Данг с факультета биологических наук. — "Согласно результатам наших исследований, точное понимание этих связей открывает огромные возможности для персонализации терапии. Представьте направленное выращивание полезных бактерий или разработку таргетных методов лечения!"
Вызовы микроскопических масштабов
Сложность заключается в астрономическом количестве микробов и метаболитов, рождающем бесчисленные возможные связи между ними. Сбор информации сам по себе — гигантская задача. Но главная трудность — её интерпретация для выявления значимых биологических механизмов именно среди "сигнала". Группа Тунг Данга обратилась за решением к передовым алгоритмам.
Точность и надежность VBayesMM
"Наш алгоритм VBayesMM уникален: он фокусируется на немногих определяющих видах бактерий среди множества второстепенных", — отмечает Данг. — "Параллельно система математически оценивает степень достоверности обнаруживаемых связей, что гораздо надежнее безосновательно точных предсказаний. Данные по нарушениям сна, ожирению и онкологии подтвердили превосходство VBayesMM над аналогами — метод выявлял виды бактерий, напрямую коррелирующие с известными биологическими процессами".
Перспективы и развитие технологии
Способность учитывать и сообщать о неопределённости — ключевое преимущество VBayesMM. Исследователей ждёт совершенствование системы: работа с широчайшим спектром данных метаболизма сложна из-за множественных источников химических веществ (бактерии, сам организм, пища).
"Мы стремимся превратить VBayesMM в супер-инструмент для разных групп пациентов", — делится планами Тунг Данг. — "Для этого мы укрепляем аналитику с помощью моделей бактериальной эволюции — это повысит точность и снизит вычислительную нагрузку. Конечная цель — перевод науки в клинику: идентификация бактерий-мишеней для терапии или диетологии для помощи пациентам".
Источник: scientificrussia.ru
