流行病学研究表明，患有炎症性肠病的人晚年患帕金森病的风险略高，但其原因尚不清楚。埃尔朗根-纽伦堡大学(FAU)埃尔朗根大学医院"多组学生物信息学"研究小组负责人Pooja Gupta博士将在未来五年内探究这一问题。她的"AI-PREDICT"项目利用人工智能研究这两种疾病之间潜在的生物学联系。德国联邦研究、技术和航天部(BMFTR)为此项目提供约200万欧元的资助。
肠道容纳了大量细菌、病毒和真菌——数量与人体细胞相当。这个复杂的生态系统及其代谢产物和信号分子对大脑有着深远的影响。有证据表明，患有慢性炎症性肠病(CED)的人更容易患上帕金森病(PK)。Gupta表示："在我们的项目中，我们希望识别在两种疾病中都出现的分子模式。通过这种方式，我们希望能够更早地识别出具有较高PK风险的人群。"
肠道与大脑之间的分子相互作用
CED和PK之间确切的分子相互作用尚未明确。为了填补这一知识空白，Gupta的团队将利用人工智能同时研究多个生物层面，从受影响者消化道中的微生物组成到在两种疾病中特别常见的基因、蛋白质和代谢产物。通过共同分析这些层面，团队希望发现同时影响肠道和大脑的炎症特征。这使他们能够深入了解CED和PK的成因以及为何它们经常同时发生。
"为了识别这些特征，我们将使用新型深度学习技术，例如图形神经网络，"Gupta解释道，"通过这些技术，我们可以分析不同生物分子如何相互作用。"这使人工智能不仅能够根据症状对患者进行分组，还能根据其疾病的特定分子模式进行分组。这位科学家补充说："我们希望能够利用发现的特征，在症状出现前几年预测哪些CED患者可能有较高的PK发展风险。"该项目的发现可能有助于主动延迟或防止PK的发作。
该方法的训练使用来自CED和PK患者的数据。这些数据不仅来自埃尔朗根(医学诊所1的Markus Neurath教授和分子神经学部门的Jürgen Winkler教授)，还来自国际队列。一个重大挑战是协调这些不同来源，以实现可比较且稳健可解释的分析。
未来医学的蓝图
AI-PREDICT的影响超出了CED和PK的范围。通过模拟不同器官系统之间的相互作用，该项目可以为研究其他共病提供蓝图。医学将共病理解为患者同时患有几种病因相关的疾病的情况。
为了成功实施该项目，Gupta依靠由临床专家和计算机专家组成的跨学科网络。该项目将设在干细胞生物学部门(负责人：Beate Winner教授)。
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