STUDIU. Problemele de neurodezvoltare ar putea fi anticipate prin modelarea microbiotei bebelușilor cu ajutorul Digital Twins
Modelarea microbiomului intestinal pediatric printr-un „geamăn digital” (Digital Twin – DT sau Virtual Twin) bazat pe inteligență artificială generativă (generative AI) ar putea anticipa problemele de neurodezvoltare ulterioare din copilărie. Rezultatele provin dintr-un studiu efectuat de o echipă de la Universitatea din Chicago și au fost publicate în Science Advances.
Utilizând date despre compoziția microbiomului intestinal precoce, din probe de materii fecale ale bebelușilor prematuri, DT-ul a oferit o bună caracterizare a compoziției ulterioare a microbiomului, având o acuratețe de 76% în estimarea riscului de deficit în neurodezvoltare.
Cercetarea se află încă într-un stadiu incipient, dar conform autorilor, dacă va fi verificată și explorată în continuare, ar putea ajuta la identificarea bebelușilor care ar putea avea nevoie de transplant de microbiom într-un stadiu precoce pentru a îmbunătăți dezvoltarea neurologică de mai târziu. Deși mecanismele nu sunt pe deplin înțelese, tot mai multe dovezi arată că disbioza microbiană contribuie la dezvoltarea și progresia numeroaselor boli, subliniind importanța unei axe sănătoase microbiotă-intestin-creier.
Pentru antrenarea DT-ului, au fost utilizate profilurile de ARN ribozomal 16S extrase din 398 de probe de materii fecale luate de la 88 de bebeluși prematuri – proveneau atât de la cei care au dezvoltat ulterior probleme de neurodezvoltare, cât și de la cei care s-au dezvoltat normal. De asemenea, au fost utilizate date de la 91 de clase microbiene.
Transplantul precoce de microbiotă ar fi putut ajuta aproximativ 45% dintre copii să evite problemele de neurodezvoltare, dar acest lucru ar trebui validat în lucrări viitoare, deoarece suplimentarea incorectă ar putea avea efecte adverse.
Rezultatele studiului propun o strategie pentru intervenții personalizate timpurii care ar putea diminua riscul de deficite de dezvoltare prin ajustarea precoce a echilibrului microbian. Specific, creșterea abundenței de microorganisme din clasele Bacteroidia și Actinobacteria a fost asociată cu scăderea riscurilor, în timp ce niveluri crescute de Clostridia și Gammaproteobacteria au fost legate de creșterea riscurilor.
DT-ul ar putea îmbunătăți metodele tradiționale, simplificând analiza interacțiunilor complexe din microbiom fără a sacrifica acuratețea predictivă. Datorită scalabilității sale, modelul permite studierea interacțiunilor microbiene într-o gamă variată de timp, fiind astfel mai simplu și mai precis.
În context clinic, studiul subliniază importanța profilării bacteriene comprehensive în îngrijirea neonatală și susține necesitatea unor intervenții specifice în microbiomul bebelușului, având potențialul de a transforma practica medicală prin oferirea unor soluții personalizate mai eficiente.
Citește și:
- Alăptatul exclusiv la sân în primele 3 luni de viață, asociat cu reducerea riscului de leucemie la copil
- Guvernul UK, investiții record pentru screeningul nou-născuților prin secvențierea întregului genom
- #ESHG2022. Secvențierea rapidă a întregului genom permite diagnosticarea nou-născuților grav bolnavi în mai puțin de 3 zile și este fezabilă la nivel național