Învățarea automată cartografiază evoluția răspunsului imunitar în sepsis
Cercetătorii au realizat o hartă a modului în care răspunsul imunitar la pacienții cu sepsis se schimbă în timp.
Sepsisul este o afecțiune care pune viața în pericol, apărând atunci când răspunsul imunitar la infecție devine dezechilibrat. În sepsis, organele vitale încetează să funcționeze, iar boala poate fi fatală chiar și atunci când este tratată rapid. Se estimează că anual există peste 160 de milioane de cazuri și aproximativ 21 de milioane de decese cauzate de sepsis la nivel mondial.
Tratamentele actuale pentru sepsis se concentrează pe combaterea infecției de bază cu antimicrobiene și pe furnizarea de îngrijire de susținere pentru organele vitale afectate. Cu toate acestea, eforturile de a trata sistemul imunitar dezechilibrat nu au avut succes în îmbunătățirea rezultatelor pentru pacienți.
În noul studiu, publicat în revista Immunity, cercetătorii au căutat o înțelegere mai detaliată a mecanismelor răspunsului imunitar care se schimbă în timp la pacienții cu sepsis.
Ei au analizat probe de sânge recoltate în patru momente diferite (între admiterea în și externarea din îngrijirea critică) de la pacienți grav bolnavi de sepsis, la Guy’s și St Thomas’ NHS Foundation Trust. Pentru a construi o imagine detaliată a răspunsului imunitar, denumită „profil imunitar”, cercetătorii au examinat multiple straturi de informații despre răspunsul imunitar din probele de sânge, inclusiv date despre celulele imune, expresia genelor și analizele expresiei proteinelor care se schimbau.
Folosind abordări de învățare automată, aceștia au combinat aceste straturi de informații pentru a genera, pentru prima dată, un profil imunitar mai cuprinzător pentru pacienții cu sepsis.
Analizele au relevat o traiectorie imunitară care avea trei stări imune distincte și temporale (denumite STImS) între admitere și recuperare, fiecare stare implicând diferite activități ale celulelor imune și programe de răspuns imunitar.
Este important de menționat că aceste stări imune în sepsis nu corespundeau cu stadiul clinic al sepsisului. De exemplu, starea imunitară „timpurie” (STImS1) nu era aceeași cu stadiul clinic timpuriu al sepsisului, care este adesea prima zi în care un clinician diagnostichează sepsisul.
Cercetătorii afirmă că aceste descoperiri ar putea avea implicații importante în ceea ce privește modul în care ar trebui tratați pacienții cu sepsis – în special în ceea ce privește ce tratamente și când ar trebui aplicate.
Studiul a fost realizat de Matthew Fish în timpul doctoratului său la King’s College London, în laboratorul profesorului Manu Shankar-Hari. Lucrarea sa a fost susținută de o bursă a National Institute of Academic Anesthesia BJA/RCoA. Matthew Fish este acum cercetător postdoctoral la Massachusetts General Hospital, unde continuă să studieze sepsisul și sistemul imunitar.
Studiul a reunit, de asemenea, cercetători de la King’s College London, inclusiv pe Chad Swanson, lector în Școala de Imunologie și Științe Microbiene, și Mervyn Singer, profesor de Medicină de Îngrijire Intensivă la University College London.
Principalul obiectiv al acestei cercetări a fost construirea unui profil al răspunsurilor imune în sepsis în timp. Atunci când pacienții sunt internați în spital cu sepsis, ei sunt de obicei clasificați ca având sepsis „timpuriu” – dar constatările noastre arată că acest lucru nu este neapărat adevărat – sistemul lor imunitar ar putea fi deja la anumite stadii ale răspunsului imunitar. Cunoașterea exactă a ceea ce se întâmplă cu sistemul imunitar al unui pacient în timpul sepsisului ar putea identifica tratamentele care sunt cel mai probabil eficiente.
Manu Shankar-Hari a declarat: „Această cercetare arată importanța de a analiza arhitectura în schimbare a sistemului imunitar în sepsis pe parcursul timpului, mai degrabă decât să ne limităm la o viziune de tip instantaneu. Trebuie să găsim modalități mai bune de a trata sistemul imunitar dezechilibrat. Numai prin înțelegerea detaliată a sistemului imunitar în toate componentele sale – integrând și cartografiind dinamic biologia imunobiologică celulară și moleculară pentru a determina de ce sistemul conceput să ne protejeze de infecții nu funcționează corect în sepsis – putem începe să îmbunătățim rezultatele pentru pacienți prin tratarea sistemului imunitar dezechilibrat.”
Autorii afirmă că următorul pas al acestei lucrări este de a înțelege ce cauzează schimbările în sistemul imunitar între debutul infecției și dezvoltarea sepsisului. Înțelegerea acestor schimbări ar putea ajuta la identificarea unor noi ținte de tratament și abordări pentru a reduce fie progresia către sepsis, fie severitatea acestuia, având potențialul de a îmbunătăți rezultatele și de a face o diferență în viețile milioanelor de persoane afectate de infecții severe la nivel mondial.
