人工智能破解25年克罗恩病之谜

加州大学圣地亚哥分校医学院的科学家开发了一种新方法，将人工智能（AI）与前沿分子生物学工具相结合，以揭示是什么决定巨噬细胞成为炎性还是修复性细胞。他们的研究还解开了一个困扰科学家数十年的谜团：名为NOD2的基因如何影响这一过程。NOD2基因于2001年被发现，是首个与克罗恩病风险增加相关的基因。

绘制肠道遗传蓝图
研究团队利用先进的机器学习技术，分析了数千份取自健康结肠组织和炎症性肠病（IBD）患病组织的巨噬细胞基因表达谱。该分析揭示了一个由53个基因组成的遗传特征，能稳定区分攻击性的炎性巨噬细胞和负责修复组织的巨噬细胞。
在这53个基因中，有一个编码名为girdin的蛋白。研究人员发现，在非炎性巨噬细胞中，NOD2蛋白的特定部分会与girdin结合。这种相互作用有助于控制炎症、清除有害细菌并促进组织愈合。然而，克罗恩病最常见的NOD2基因突变会删除girdin正常结合的区域。失去这种连接后，系统失衡，倾向于慢性炎症。
“NOD2就像人体的感染监测系统，”资深作者、加州大学圣地亚哥分校医学院细胞与分子医学教授Pradipta Ghosh医学博士说，“当与girdin结合时，它能检测入侵病原体，并通过迅速中和它们来维持肠道免疫平衡。没有这种合作，NOD2监测系统就会崩溃。”

在动物模型中验证发现
为证实研究结果，科学家比较了缺乏girdin蛋白的克罗恩病小鼠模型与仍有girdin蛋白的模型。缺失girdin的小鼠出现严重肠道炎症、肠道菌群改变，许多因败血症死亡——败血症是一种由失控免疫反应引起的危险疾病，会导致全身炎症并损害重要器官。
“肠道就像战场，巨噬细胞是维和部队，”共同第一作者、加州大学圣地亚哥分校医学院助理项目科学家Gajanan D. Katkar博士说，“人工智能首次让我们能清晰定义并追踪两支对立‘队伍’中的‘参与者’。”

迈向克罗恩病新疗法
通过结合基于AI的分析、生化研究和动物实验，该研究解决了克罗恩病研究中最长期存在的问题之一。研究结果解释了关键基因突变如何驱动炎症，并可能指导开发旨在恢复girdin与NOD2之间失去的合作关系的新疗法。
该研究于10月2日发表在《临床研究杂志》上。