2022. 07. 26. - 09:00
Mesterséges intelligencia segít a koronavírus utáni tüdőbetegség feltérképezésében
A Covidot követő tüdőprobléma eredete összefügg más, hegesedést okozó tüdőbetegségekkel is – ennek megállapításában segített a mesterséges intelligencia.
Napjainkra a koronavírust a világ minden részén több ezer ember kapta el. Míg a legtöbben 1-2 héten belül felépülnek a fertőzésből, a túlélők akár egyharmada is tartós vagy új tüneteket tapasztal magán, hetekkel-hónapokkal a kezdeti megbetegedés után.
A probléma neve hosszú Covid, melynek egyik formája az intersticiális tüdőbetegség (ILD), a krónikus tüdőbetegségek csoportja – ezt az állapotot gyulladás és hegesedés (fibrózis) jellemzi, ami megnehezíti a tüdő számára, hogy elegendő oxigénhoz jusson.
A szakemberek ma is keveset tudnak ILD-ről, a diagnózistól a prognózison át a kezelésig. Tény azonban, hogy ha valaki a betegség legsúlyosabb formáját éli át, tüdőátültetés szükséges - anélkül végzetes lehet.
A San Diego-i Kaliforniai Egyetem kutatói a közelmúltban betekintést nyújtottak az ILD-t kiváltó alapvető sejtpatológiákba, mesterséges intelligencia (MI) segítségével. Olvasd el: A hosszú Covidot is diagnosztizálja a mesterséges intelligencia
Mesterséges intelligencia segít a koronavírus utáni tüdőbetegség feltérképezésében
„Mesterséges intelligencia-megközelítést alkalmazva kiderült, hogy a Covid-19 okozta tüdőfibrózis az idiopátiás tüdőfibrózisra (IPF) hasonlít, amely az ILD leggyakoribb és leghalálosabb formája - mondta Pradipta Ghosh, orvos, a tanulmány társszerzője, az egyetem Sejt- és Molekuláris Orvostudományi Tanszékének professzora. - Alapvetően mindkét állapot hasonló génexpressziós mintákat mutat a tüdőben és a vérben, s diszfunkcionális folyamatokat a II-es típusú alveoláris (AT2) sejtekben.”
Az AT2 sejtek számos kritikus szerepet játszanak a tüdőfunkcióban, beleértve az ún. tüdő felületaktív anyag termelését, amely kilégzés után meggátolja a tüdősejtek összeesését, valamint segítik regenerálódását sérülés után.
„Az eredmények meglehetősen informatívak, mivel az AT2 sejtekről ismert, hogy afféle minőségellenőrző hálózatot tartalmaznak, amely reagál a belső vagy külső stresszre - mondta Ghosh. – Ha ez a minőség-ellenőrzés zavart szenved, szélesebb körű szervi működési zavarok léphetnek fel, s ebben az esetben a tüdő fibrotikus átalakulása mehet végbe.”
Ghosh a tanulmány érdekében együttműködött Debashis Sahoo Ph.D.-vel, társszerzővel, a San Diego-i Egyetem Számítástechnikai, Mérnöki és Gyermekgyógyászati Tanszékének docensével, hogy hozzáférjen a transzdiszciplináris megközelítésekhez, például az MI által támogatott "big data” elemzésehez. Olvasd el: Vérből mutathatja ki a tüdőrákot a mesterséges intelligencia
A szakemberek elmondták: a megközelítés segít nekik elfogulatlannak maradni és eligazodni a feltörekvő, járvány utáni betegség ismeretlen kérdéseiben.
Több mint 1000 humán tüdőtranszkriptomikus adatkészletet analizáltak, amelyek különböző tüdőbetegségekhez kapcsolódnak, különös tekintettel a génexpressziós mintázatokra, a gyulladásjelzésekre és a sejtelváltozásokra. Megállapították, hogy a koronavírus után kialakult állapothoz legközelebb álló betegség az idiopátiás tüdőfibrózis (IPF).
A tanulmány szerzői sikeresen indukálták ezeket az árulkodó elemeket az emberi tüdő organoidjaiban, a koronavírus hörcsögmodelljében, s igazolni tudták jelenlétüket a Covid-al fertőzött, elhuny egyedek tüdejében.
A kulcsfontosságú elemeket meg is fordították a hörcsögöknél, az anti-SARS-COV-2 terápiák alkalmazásával. Egy mélyebb elemzés megállapította, hogy az endoplazmatikus retikulum stressz a koronavírus utáni tüdőbetegség és az ILD közös, korai kiváltó oka.
A Covid-19 és az idiopátiás tüdőfibrózis közötti, megosztott génexpresszió és sejtfolyamatok azonosítására szolgáló számítógépes modellek használata azt sugallja, hogy az eredményeket a jelenlegi világjárványon túl is hasznosítani lehet – jegyezte meg Ghosh.
„Az általunk azonosított betekintések, biomarkerek, eszközök, mechanizmusok és ígéretes terápiás utak valószínűleg serkenthetik az IPF-ben és más fibrotikus intersticiális tüdőbetegségben szenvedő betegek terápiáinak fejlesztését, akiknek mindegyike korlátozott mértékben, vagy egyáltalán nem rendelkezik kezelési lehetőséggel” – tette hozzá Pradipta Ghosh.
Tájékozódásképpen, az IPF körülbelül 100 ezer embert érint csak az Egyesült Államokban, évente 30-40 ezer új esettel. Az állapot rossz prognózisú. A becsült átlagos túlélés a diagnózis időpontjától számítva 2-5 év.
A tanulmány az eBioMedicine online változatában jelent meg.
L.A.
