ნაწლავის მიკრობიოტა — ჩვენი ჯანმრთელობის კომპასი

ჩვენს სხეულში ჩვენთან ერთად მცხოვრები მიკროორგანიზმები — რომელთა ერთობლიობას მიკრობიოტას ვუწოდებთ — ადამიანის უჯრედებზე უფრო მრავალრიცხოვანია. იმის გაცნობიერება, რომ ადამიანის სხეული მდიდარ მიკრობიოტას მასპინძლობს, ჯერ კიდევ მე-17 საუკუნეში დაიწყო, თუმცა ბოლო რამდენიმე ათწლეულამდე მიკრობიოტის გავლენას ჯანმრთელობაზე ვერ ვაცნობიერებდით. განსაკუთრებით ბოლო 10 წლის განმავლობაში მედიცინისა და ფუნდამენტური სამეცნიერო კვლევების ყურადღების ცენტრშია მიკრობიოტა, განსაკუთრებით ნაწლავის მიკრობიოტა. სინამდვილეში ჩვენს სხეულში მიკროორგანიზმები მხოლოდ ნაწლავში არ გვხვდება — კანის მთელი ზედაპირიც ბაქტერიული ფლორითაა დაფარული. 

შენიშვნა: მიკრობიომი  კონკრეტულ გარემოში მიკროორგანიზმის მთელ გენეტიკურ ინფორმაციას (გენომებს) აღნიშნავს. მიკრობიოტა კი მიკროორგანიზმების ერთობლიობაა. ადამიანში 30 ტრილიონი ადამიანის უჯრედია, ხოლო ჩვენს დნმ-ში — 20 ათასი გენი. ამის საპირისპიროდ, ჩვენს სხეულში ჩვენთან ერთად დაახლოებით 35-100 ტრილიონი მიკრობიოტის უჯრედი ცხოვრობს და, გამოთვლების მიხედვით, მიკრობიოტას დაახლოებით 2 მილიონი გენი აქვს.

ადამიანის მიკრობიოტას შეუძლია მოგვაწოდოს ინფორმაცია ღვიძლის გაცხიმოვნების სახელით ცნობილი „ღვიძლის არაალკოჰოლური ცხიმოვანი დაავადების“ რისკის შესახებ — ეს გერმანიის ჰანს კნოლის ინსტიტუტის ხელმძღვანელობით მოქმედმა საერთაშორისო ჯგუფმა აღმოაჩინა. მკვლევრებმა შეიმუშავეს მოდელი, რომელსაც ნაწლავის მიკრობული შემადგენლობის საფუძველზე დაავადების სავარაუდო მიმდინარეობის პროგნოზირება შეუძლია. კვლევა Science Translational Medicine-ში გამოქვეყნდა.

მსოფლიოს მოსახლეობის დაახლოებით 25%-ს ღვიძლის არაალკოჰოლური ცხიმოვანი დაავადება აწუხებს, რომელიც ღვიძლში ცხიმოვანი უჯრედების რაოდენობის ზრდას იწვევს (წერილის შემდგომ ნაწილში მას ღვიძლის გაცხიმოვნება ეწოდება). ეს მსოფლიოს ინდუსტრიულ ქვეყნებში ღვიძლის ყველაზე გავრცელებული ქრონიკული დაავადებაა და, ღვიძლის ალკოჰოლური ცხიმოვანი დაავადებისგან განსხვავებით, ალკოჰოლის ჭარბი მოხმარებით არ არის გამოწვეული. ზოგიერთ ადამიანში გამოუვლენელმა ღვიძლის გაცხიმოვნებამ შესაძლოა ღვიძლის ციროზი, ღვიძლის კიბო ან ღვიძლის უკმარისობა გამოიწვიოს.

ხანგრძლივ კვლევაში საერთაშორისო სამეცნიერო ჯგუფმა, რომელსაც ჰანს კნოლის ინსტიტუტის სისტემური ბიოლოგიისა და ბიოინფორმატიკის კვლევითი ჯგუფის ხელმძღვანელი ჯანი პანაგიოტუ ხელმძღვანელობდა, გააანალიზა საწყის ეტაპზე ღვიძლის გაცხიმოვნების არმქონე 1200 ადამიანის განავლისა და სისხლის ნიმუშები. პანაგიოტუ კვლევის მიზანს ასე განმარტავს: „ადამიანის ნაწლავში არსებული მიკროორგანიზმების როლი ღვიძლის გაცხიმოვნებაში უკვე დამტკიცებული იყო. ჩვენ ჯანმრთელ ადამიანებში მომავალში ღვიძლის გაცხიმოვნების განვითარება-არგანვითარების მათი მიკრობიომით წინასწარ განსაზღვრის შესაძლებლობის გარკვევა გვინდოდა.“

როდესაც მონაწილეები 4 წლის შემდეგ ხელახლა შეისწავლეს, აღმოჩნდა, რომ მათგან 90-ს ამ პერიოდში ღვიძლის გაცხიმოვნება განუვითარდა. დაავადებულ მონაწილეთა ნიმუშები შეადარეს 90-კაციან საკონტროლო ჯგუფს, რომლის წევრებსაც ღვიძლის გაცხიმოვნება არც საწყის ეტაპზე და არც დაკვირვების პერიოდში არ ჰქონდათ.

„ამ მონაცემებით შევძელით ისეთი მოდელის შექმნა, რომელიც მიკრობიომზე დაყრდნობით მომავალში ღვიძლის გაცხიმოვნების განვითარების მქონე პირებს 80% სიზუსტით წინასწარ განსაზღვრავდა.“ ამჟამად არსებობს კლინიკური მოდელები, რომლებიც სისხლის ბიოქიმიური პარამეტრებით პროგნოზს 60% სიზუსტით აკეთებს. „ჩვენ მიერ შემუშავებული მოდელი მიკრობიომიდან მიღებულ მონაცემებს სისხლიდან მიღებულ გაზომვად ინფორმაციასთან აერთიანებს და ამით სანდოობა შეიძლება მნიშვნელოვნად გაზარდოს.“

დაავადების პროგნოზირება მანქანური სწავლებით

კვლევითმა ჯგუფმა შეიმუშავა კომპიუტერული მოდელი, რომელსაც მონაცემთა ნაკრებში გარკვეული ნიმუშის დასამახსოვრებლად ავარჯიშებენ და მანქანური სწავლების მოდელი ეწოდება. შემდეგ მოდელი ამ ნიმუშებს ახალი მონაცემთა ნაკრებების გასაანალიზებლად იყენებს, ანუ ღვიძლის არაალკოჰოლური ცხიმოვანი დაავადების ალბათობას პროგნოზირებს. „ჩვენი მოდელის შემუშავების მთელ პროცესს მონაცემთა სირთულის გამო 3 წელი დასჭირდა. თუმცა საბოლოოდ წარმატებას მივაღწიეთ და ღვიძლის გაცხიმოვნების პროგნოზირებისთვის გამოსადეგი ხელსაწყო შევქმენით.“

ბოლო სტადიის ღვიძლის არაალკოჰოლურმა ცხიმოვანმა დაავადებამ შესაძლოა ღვიძლის შეუქცევადი და აგრესიული კიბოც კი გამოიწვიოს. ადამიანები, რომლებსაც ღვიძლის კიბოს განვითარების განსაკუთრებით მაღალი რისკი აქვთ, ადრეულ ეტაპზე უნდა გამოვლინდნენ, რათა დაავადებასთან ბრძოლა შესაძლებელი იყოს. ღვიძლის გაცხიმოვნება ჩუმი დაავადებაა. ეს ნიშნავს, რომ შემთხვევათა უმეტესობა უსიმპტომოა და ჩვეულებრივ მხოლოდ შემთხვევით ვლინდება. ამ ტიპის ღვიძლის გაცხიმოვნების მქონე გერმანელთა რაოდენობა დაახლოებით 12 მილიონად არის შეფასებული. განსაკუთრებით ხშირად ღვიძლის ცხიმოვანი დაავადება აწუხებთ მათ, ვისაც უკვე აქვს ისეთი მდგომარეობები, როგორიცაა ტიპი 2 დიაბეტი, სიმსუქნე, მაღალი არტერიული წნევა ან დისლიპიდემია (სისხლში ცხიმების დისბალანსი / მატება).

შესაძლო გამოყენება და შემდეგი ნაბიჯები

მანქანური სწავლების მოდელების გამოყენებით მკვლევრებმა უკვე შეძლეს თავიანთი შედეგების აშშ-დან და ევროპიდან მიღებულ პაციენტთა მონაცემებთან შედარება და ამით მათი დადასტურება. შემდეგ ეტაპზე პანაგიოტუ კვლევის მსოფლიო მასშტაბით ჩატარებასა და კვლევაში კიდევ უფრო დიდი მონაცემების შესატანად ხელოვნური ინტელექტის გამოყენებას გეგმავს.

პანაგიოტუმ განაცხადა: „მიკრობიომზე დაფუძნებულ დიაგნოსტიკას ვხედავ, როგორც მიმართულებას, რომელიც კლინიკურ პრაქტიკაში შევა და მომდევნო ათწლეულში დიდი პოტენციალი ექნება.“ ღვიძლის არაალკოჰოლური ცხიმოვანი დაავადების ისეთი რისკფაქტორების ადრეულმა მკურნალობამ, როგორიცაა ტიპი 2 დიაბეტი, ჰიპერტენზია და სიმსუქნე, შეიძლება დაავადების განვითარება შეაჩეროს. ამიტომ ადრეული პროგნოზირება დაავადების პრევენციის ერთადერთი გზაა.