Un “atlante del corpo” basato sull’intelligenza artificiale aiuta gli scienziati a studiare l’obesità, mostrando in un’unica vista gli effetti su tutto il corpo invece che organo per organo.
Un nuovo strumento di intelligenza artificiale (IA) ha mappato in che modo l’obesità colpisce l’intero organismo a livello cellulare, mettendo in luce danni estesi che vanno ben oltre il tessuto adiposo.
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Lo studio, pubblicato su Nature, (fonte in inglese) è stato guidato da ricercatori dell’Helmholtz Munich, della Ludwig Maximilian University (LMU) di Monaco e di altre istituzioni partner.
Il framework di IA, chiamato MouseMapper, crea un atlante 3D dettagliato dell’intero corpo. Riconosce organi, nervi e cellule immunitarie all’interno di decine di milioni di strutture contemporaneamente.
Finora gli scienziati potevano studiare le alterazioni dovute alle malattie solo organo per organo. Questo sistema offre invece una visione dell’intero corpo in un’unica analisi.
Come l’IA mappa il corpo
Per creare l’atlante, i ricercatori hanno marcato nervi e cellule immunitarie nei topi con traccianti fluorescenti. Gli animali sono stati poi sottoposti a tecniche di chiarificazione dei tessuti, che hanno reso i corpi otticamente trasparenti preservando al tempo stesso questi segnali fluorescenti.
Una particolare microscopia a foglio di luce ha prodotto scansioni 3D ad alta risoluzione di interi corpi. L’IA ha quindi analizzato automaticamente le immagini e mappato 31 organi e tipi di tessuto.
Ciò ha permesso ai ricercatori di vedere, nello stesso momento, dove si verificano infiammazioni e danni strutturali in tutto il corpo.
Danni legati all’obesità in diversi organi
Il team ha testato il sistema su topi alimentati con una dieta ricca di grassi. Gli animali hanno sviluppato obesità e alterazioni metaboliche simili a quelle osservate nell’uomo.
I risultati hanno evidenziato un’infiammazione diffusa e modifiche dei tessuti in diversi organi, tra cui tessuto adiposo, fegato e muscoli.
Ma le scoperte più inattese riguardavano il sistema nervoso.
I ricercatori hanno osservato importanti alterazioni strutturali del nervo trigemino, che controlla la sensibilità del viso. Nei topi obesi il nervo presentava meno diramazioni e terminazioni.
Ciò suggeriva una perdita della normale funzione sensoriale. I test comportamentali hanno confermato che i topi reagivano meno al tatto e agli stimoli.
Segnali osservati anche nell’uomo
Gli scienziati hanno poi analizzato campioni di tessuto umano prelevati da persone con obesità.
Hanno riscontrato alterazioni molecolari simili nel ganglio trigeminale, il centro nervoso collegato alla sensibilità del viso.
Questo indica che i danni ai nervi associati all’obesità osservati nei topi potrebbero verificarsi anche nell’uomo.
Un passo verso i ‘gemelli digitali’ delle malattie
Secondo i ricercatori, la piattaforma potrebbe cambiare profondamente il modo in cui si studiano le malattie complesse.
Invece di concentrarsi su un organo alla volta, gli scienziati possono ora esaminare come le malattie colpiscono l’intero corpo come sistema interconnesso.
Il team spera inoltre di creare in futuro dei ‘gemelli digitali’ degli organismi. Consentirebbero di simulare la progressione delle malattie e di testare i trattamenti prima di passare agli esperimenti fisici.
Strumenti di questo tipo potrebbero accelerare la scoperta di nuovi farmaci e ridurre il ricorso alla sperimentazione sugli animali.