Sztuczna inteligencja w walce z infekcjami u pacjentów z marskością wątroby
Marskość wątroby to czwarta najczęstsza przyczyna zgonów w Europie, a liczba przypadków stale rośnie. W przebiegu tej choroby prawidłowa struktura wątroby zostaje zniszczona i zastąpiona nieaktywną tkanką łączną. W wyniku tego procesu narząd twardnieje, ulega zwłóknieniu i traci zdolność pełnienia kluczowych funkcji metabolicznych oraz detoksykacyjnych. Szczególne zagrożenie dla pacjentów z marskością stanowią infekcje. Chorzy ci cierpią na złożone zaburzenie odporności zwane z angielskiego CAID (cirrhosis-associated immune dysfunction, marskość związana z dysfunkcją immunologiczną), które aż siedmiokrotnie zwiększa ryzyko infekcji bakteryjnych oraz zgonu z ich powodu.
Choć antybiotyki pozostają skuteczną bronią, ich stosowanie staje się coraz trudniejsze z uwagi na rosnącą liczbę szczepów wielolekoopornych. Skuteczna terapia wymaga identyfikacji konkretnego drobnoustroju, który wywołał zakażenie. Tymczasem tradycyjne metody wykrywania patogenów są czasochłonne i często niewystarczająco czułe, co prowadzi do rutynowego stosowania antybiotyków o szerokim spektrum działania – praktyki, która sprzyja rozprzestrzenianiu się oporności.
Zespół badawczy kierowany przez profesora dr. Benjamina Maasoumy’ego, zastępcę ordynatora Kliniki Gastroenterologii, Hepatologii, Infektiologii i Endokrynologii Uniwersytetu Medycznego w Hanowerze (MHH), poszukuje nowych rozwiązań diagnostycznych i terapeutycznych z wykorzystaniem narzędzi opartych na sztucznej inteligencji. Projekt INDIVO (Individualisierte Prävention und Behandlung von Infektionen bei Patienten mit Leberzirrhose), realizowany w ramach programu wspierającego rozwój medycyny spersonalizowanej, otrzymał pięcioletnie finansowanie w wysokości 3 milionów euro od Ministerstwa Nauki i Kultury Dolnej Saksonii oraz fundacji Volkswagena.
Bakterie jelitowe – główne źródło zakażeń
Mechanizmy leżące u podstaw CAID nie zostały jeszcze w pełni poznane, jednak istotną rolę odgrywają takie czynniki, jak nadciśnienie w żyle wrotnej (doprowadzającej krew do wątroby), reakcje zapalne związane z częstymi infekcjami oraz niekorzystne zmiany w mikrobiomie jelitowym. Skutkują one przenikaniem bakterii jelitowych przez ścianę jelita do krwi, co zaostrza przebieg choroby. „Bakterie jelitowe są najczęstszym źródłem zakażeń, powodując głównie infekcje układu moczowego i zapalenia otrzewnej” – wyjaśnia profesor Maasoumy, który prowadzi także badania nad infekcjami wątroby w ramach klastra doskonałości RESIST. „Zwłaszcza zapalenia otrzewnej są niebezpieczne – mogą prowadzić do powikłań neurologicznych, takich jak splątanie i śpiączka, i przyczyniają się do śmierci nawet 30% pacjentów w ciągu pierwszego miesiąca. Dlatego szybka diagnoza i natychmiastowe wdrożenie odpowiedniego leczenia antybiotykowego mają kluczowe znaczenie.” Każda godzina opóźnienia w zastosowaniu skutecznej antybiotykoterapii zwiększa śmiertelność o 3%.
Precyzyjna diagnostyka i leczenie zamiast nadmiarowej antybiotykoterapii
„Dylemat polega na tym, że w ciężkich przypadkach często stosujemy antybiotyki o szerokim spektrum działania, ponieważ nie mamy drugiej szansy na opanowanie zakażenia” – zauważa profesor Maasoumy. „Jednocześnie aż 80% pacjentów jest w ten sposób nadmiernie leczonych”. Zespół badawczy planuje precyzyjnie dostosować procesy diagnostyczne i terapeutyczne. Celem jest indywidualna ocena stanu odporności chorych z marskością wątroby, ogólnej kondycji organizmu oraz identyfikacja patogenów w celu ich ukierunkowanego zwalczania. Dodatkowo naukowcy chcą wskazać pacjentów, którzy mogliby skorzystać z profilaktyki antybiotykowej, np. z użyciem fluorochinolonów – antybiotyków, które udowodniono, że zmniejszają ryzyko zapalenia otrzewnej i poprawiają przeżywalność. „Dotychczasowe kryteria kwalifikujące do takiej profilaktyki pozostają jednak kontrowersyjne i niewystarczająco precyzyjne” – zauważa hepatolog.
Lepsza kontrola infekcji – szansa na regenerację wątroby
Naukowcy planują analizę mikrobiomu jelitowego, ocenę parametrów odpornościowych i badania krwi pacjentów. Wszystkie dane zostaną poddane analizie z wykorzystaniem sztucznej inteligencji. „Celem jest opanowanie infekcji, by wątroba mogła odpocząć i podjąć proces regeneracji” – podkreśla profesor Maasoumy. Wątroba to jedyny narząd w ludzkim organizmie, który ma zdolność do samoodnowy, nawet w przypadku znacznych uszkodzeń. „Dawniej sądzono, że marskość to nieodwracalne stadium końcowe chorób wątroby” – mówi hepatolog. „Dziś wiemy, że skuteczne leczenie choroby podstawowej może istotnie poprawić rokowanie”. Taka strategia może pomóc nawet najciężej chorym osobom, oczekującym na przeszczep. „Jeśli uda się ograniczyć infekcje i stany zapalne, można zapobiec powikłaniom i – co najważniejsze – zgonowi na liście oczekujących”.
Projekt INDIVO realizowany jest w ramach priorytetu badawczego MHH „Infekcje i odporność” i powstaje we współpracy z Instytutem Mikrobiologii Medycznej i Higieny Szpitalnej MHH, Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung (HZI) w Brunszwiku oraz Uniwersytetem Technicznym w Brunszwiku.
Źródło: Medizinische Hochschule Hannover
