Vücudumuzda bizimle birlikte yaşayan mikroorganizmalar – ki bunların hepsine birden mikrobiyota diyoruz – insan hücrelerimizden daha fazla sayıda. İnsan vücudunun zengin bir mikrobiyotaya ev sahipliği yaptığı 17. yüzyıl gibi erken denilebilecek bir dönemde anlaşılmaya başlandı, fakat son birkaç on yıla kadar mikrobiyotanın sağlık etkilerinin farkına varamadık. Özellikle son 10 yıldır, tıbbın ve temel bilimsel araştırmaların adeta göz bebeğidir mikrobiyota, özellikle bağırsak mikrobiyotası. Aslında vücudumuzdaki mikroorganizmalar sadece bağırsakta bulunmaz, cildin her yeri de bakteri florası ile kaplıdır. 

NotMikrobiyom mikroorganizmanın belirli bir ortamdaki tüm genetik bilgisini (genomlarını) ifade eder. Mikrobiyota ise mikroorganizma topluluğudur. İnsanda 30 trilyon insan hücresi ve DNA'mızda 20 bin gen bulunur. Buna karşılık, vücudumuzda bizimle birlikte yaşayan 35-100 trilyon kadar mikrobiyota hücresi bulunurken, mikrobiyotaya ait 2 milyon civarında gen olduğu hesaplanmaktadır.

İnsan mikrobiyotasın, karaciğer yağlanması olarak bildiğimiz, "alkole bağlı olmayan yağlı karaciğer hastalığı" riskine ilişkin bilgi sağlayabilmesi, Almanya Hans Knöll Enstitüsü liderliğindeki uluslararası bir ekip tarafından keşfedildi. Araştırmacılar, bağırsaktaki mikrobiyal kompozisyona dayanarak hastalığın olası gidişatını tahmin edebilen bir model geliştirdi. Çalışma, Science Translational Medicine’da yayımlandı.

Dünya nüfusunun %25 kadarı, karaciğerde artan miktarda yağ hücresi oluşumuna sebep olan alkole bağlı olmayan yağlı karaciğer hastalığından etkilenmektedir (yazının devamında karaciğer yağlanması olarak adlandırılacaktır). Bu durum, dünyanın endüstriyel ülkelerinde görülen en yaygın kronik karaciğer hastalığıdır ve alkolik yağlı karaciğer hastalığının aksine, yüksek alkol tüketiminden kaynaklanmamaktadır. Bazı kişilerde tespit edilmemiş karaciğer yağlanması, karaciğer sirozuna, karaciğer kanserine veya karaciğer yetmezliğine yol açabilir.

Uzun vadeli bir çalışmada, Hans Knöll Enstitüsü’nde sistem biyolojisi ve biyoinformatik araştırmaları grup lideri Gianni Panagiotou liderliğindeki uluslararası bir araştırma ekibi, başlangıç olarak karaciğer yağlanması olmayan 1200 kişiden aldığı dışkı ve kan örneklerini analiz etti. Panagiotou çalışmanın hedefini şu şekilde açıklıyor; "İnsan bağırsağındaki mikroorganizmaların, karaciğer yağlanmasında rolü olduğu zaten kanıtlanmıştı. Biz, sağlıklı kişilerin ileride karaciğer yağlanması geliştirip geliştirmeyeceğini, bu kişilerin mikrobiyomu ile tahmin edilip edilemeyeceğini bulmak istedik."

Denekler 4 yıl sonra tekrar incelendiğinde, bu kişilerin 90’ında o dönemden bu zamana karaciğer yağlanması geliştirmiş olduğu açığa çıktı. Etkilenen deneklerden alınan örnekler, başlangıçta veya takip sürecinde karaciğer yağlanması olmayan 90 kişilik kontrol grubu ile karşılaştırıldı.

"Bu veriler ile mikrobiyoma dayalı olarak gelecekte kimlerin karaciğer yağlanması geliştireceğini %80 kesinlik ile tahmin edebilen bir model geliştirebildik." Şu anda kandaki biyokimyasal parametreleri kullanarak %60 doğrulukla tahmin yapan klinik modeller var. "Geliştirdiğimiz model, mikrobiyomdan elde edilen veri ile kandan elde edilen ölçülebilir bilgiyi birleştirir ve böylelikle güvenirliği büyük oranda artırabilir."

Makine Öğrenimi ile Hastalık Tahmini

Araştırma ekibi, bir veri setindeki belli modeli hatırlamak için eğitilen makine öğrenme modeli denilen bir bilgisayar modeli geliştirdi. Model, daha sonra bu modelleri, yeni veri setlerini analiz etmek, yani alkole bağlı olmayan yağlı karaciğer hastalığının olasılığını tahmin etmek için kullanır. “Modelimizin geliştirilmesindeki tüm süreç, verinin karmaşıklığı yüzünden 3 yıl sürdü. Ancak sonunda başardık ve karaciğer yağlanmasının tahmin edilmesi için kullanışlı bir araç yaratabildik.”

Son evre alkole bağlı olmayan yağlı karaciğer hastalığı, geri döndürülemez ve agresif türde karaciğer kanserine bile yol açabilmektedir. Zaten bir karaciğer kanserine gidiş için özellikle risk altında olan kişiler, hastalığa karşı koyabilmek için erken teşhis edilmelidir. Karaciğer yağlanması, sessiz bir hastalıktır. Bu, çoğu vakanın asemptomatik (belirti göstermeyen) olduğu ve genellikle sadece şans eseri tespit edildiği anlamına gelmektedir. Bu çeşit karaciğer yağlanmasından muzdarip Alman sayısının yaklaşık olarak 12 milyon olduğu tahmin edilmektedir. Tip 2 diyabet, obezite, yüksek kan basıncı ya da dispiledimi (kan yağ dengesizliği / yüksekliği) gibi daha önce var olan durumlara sahip kişiler, özellikle yağlı karaciğer hastalığından etkilenirler.

Olası Uygulamalar ve Sonraki Adımlar

Makine öğrenme modellerini kullanarak araştırmacılar, zaten ABD ve Avrupa’dan elde ettikleri hasta verileri ile sonuçlarını karşılaştırabilmiş ve böylelikle doğrulayabilmiştir. Gelecek adımda ise Panagiotou, çalışmayı dünya çapında yürütmeyi ve çalışmaya daha büyük verileri bile entegre etmek için yapay zekayı kullanmayı planlıyor.

Panagiotou, “Mikrobiyom temelli tanıları, klinik uygulamalara erişecek ve gelecek on yılda büyük bir potansiyel sahibi olacak bir şey olarak görüyorum.” dedi. Alkole bağlı olmayan yağlı karaciğer hastalığının tip 2 diyabet, hipertansiyon ve obezite gibi risk faktörlerinin erken tedavisi, hastalığın gelişimini durdurabilir. Bu yüzden erken tahmin, hastalığın önlenmesinin tek yoludur.