人工智能揭示了NOD2基因与girdin蛋白之间断裂的联系如何触发克罗恩病中的慢性炎症。这一发现解释了一个长期存在的谜题，并指明了新的治疗策略。
人体消化系统依靠两种主要类型的巨噬细胞（一种特化的白血细胞）来维持肠道健康。其中一组是炎症性巨噬细胞，攻击有害微生物；另一组是非炎症性巨噬细胞，修复组织并促进愈合。在克罗恩病（炎症性肠病或IBD的一种慢性形式）中，这种平衡被打破。当炎症类型占主导地位时，结果是持续的炎症，损害肠壁并引起疼痛和其他症状。
加利福尼亚大学圣地亚哥分校医学院的科学家们创建了一种新方法，将人工智能（AI）与尖端分子生物学工具相结合，以揭示决定巨噬细胞是变成炎症性还是修复性的因素。
他们的研究还阐明了困扰科学家数十年的一个谜题：一种名为NOD2的基因如何影响这一过程。NOD2于2001年被发现，是第一个与克罗恩病风险增加相关的基因。
绘制肠道的基因蓝图
利用先进的机器学习，研究团队检查了从健康结肠组织和受IBD影响的组织中获取的数千个巨噬细胞基因表达谱。该分析揭示了一个由53个基因组成的基因特征，这些基因始终可以区分具有攻击性的炎症性巨噬细胞和负责修复组织的巨噬细胞。
在这53个基因中，有一个编码一种名为girdin的蛋白质。研究人员发现，在非炎症性巨噬细胞中，NOD2蛋白的特定部分与girdin结合。这种相互作用有助于控制炎症、清除有害细菌并允许组织愈合。然而，克罗恩病中最常见的NOD2基因突变删除了girdin通常结合的部分。没有这种联系，系统就会失衡，向慢性炎症倾斜。
"NOD2作为身体的感染监视系统发挥作用，"加利福尼亚大学圣地亚哥分校医学院细胞与分子医学教授、资深作者Pradipta Ghosh博士说。"当与girdin结合时，它能检测入侵的病原体并通过迅速中和它们来维持肠道免疫平衡。没有这种合作关系，NOD2监视系统就会崩溃。"
在动物模型中测试发现
为了确认他们的发现，科学家们比较了缺乏girdin蛋白的克罗恩病小鼠模型与仍具有该蛋白的模型。缺失girdin的小鼠发展出严重的肠道炎症和改变的微生物组，许多死于脓毒症，这是一种由不受控制的免疫反应引起的危险状况，会导致全身炎症并损害重要器官。
"肠道是一个战场，巨噬细胞是维和者，"加利福尼亚大学圣地亚哥分校医学院助理项目科学家、共同第一作者Gajanan D. Katkar博士说。"人工智能首次使我们能够明确定义并追踪两支对立队伍中的参与者。"
迈向克罗恩病的新治疗方法
通过结合基于AI的分析、生物化学研究和动物实验，这项研究解决了克罗恩病研究中一个最长期存在的问题。研究结果解释了关键的基因突变如何驱动炎症，并可能指导开发旨在恢复girdin和NOD2之间失去的联系的新疗法。
该研究于10月2日发表在《临床研究杂志》上。
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