کشف تازه پژوهشگران دانشکدگان فنی دانشگاه تهران برای درمان بیماری مزمن ریه با بهره‌گیری از یادگیری ماشین و آنالیز میکروبیوم

به گزارش روابط‌عمومی دانشگاه تهران، گروهی از پژوهشگران دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، به سرپرستی دکتر علی مسعودی‌نژاد، عضو هیأت علمی دانشکده علوم مهندسی، با همکاری دکتر حمیدرضا طاهرخانی و دکتر آزاده کاویان‌فر، دانش‌آموخته دکتری پردیس بین‌المللی کیش، در مجموعه‌ای از پژوهش‌های منتشرشده در مجلات بین‌المللی انتشارات Springer & Nature، روابط پیچیده میان میکروبیوم ریه، اپی‌ژنتیک و نقش پروبیوتیک‌ها در کنترل بیماری انسدادی مزمن ریه (COPD) را آشکار ساخته‌اند.

عضو هیأت علمی دانشکده علوم مهندسی در این باره گفت: «این پژوهش‌ها نشان می‌دهند تغییرات ایجادشده در میکروبیوم ریه بر اثر سیگار کشیدن، حتی پس از ترک نیز باقی می‌مانند و از طریق تغییرات اپی‌ژنتیکی، بر عملکرد سیستم ایمنی و التهاب تأثیر می‌گذارند. همچنین، تعادل باکتریایی در ریه نقش تعیین‌کننده‌ای در سلامت و شدت بیماری‌های ریوی دارد. در بیماران مبتلا به COPD، تغییر در ترکیب باکتری‌ها، به‌ویژه افزایش گونه‌های بیماری‌زایی مانند Staphylococcus و Pseudomonas و کاهش باکتری‌های مفید، سبب تشدید علائم و افزایش خطر مرگ‌ومیر می‌شود».

دکتر مسعودی‌نژاد افزود: «نتایج ما نشان می‌دهد که به جای حذف باکتری‌ها، باید تعادل میکروبی ریه را بازگرداند. استفاده از باکتری‌های مفید یا پروبیوتیک‌ها می‌تواند راهکاری نوین برای کنترل و حتی پیشگیری از تشدید بیماری‌های ریوی باشد».

وی با اشاره به اینکه این مطالعه نشان می‌دهد باکتری‌های مفیدی مانند Lactobacillus و Bifidobacterium می‌توانند با تعدیل التهاب و پاسخ ایمنی، نقش درمانی و پیشگیرانه در کنترل بیماری‌های ریوی ایفا کنند، اظهار داشت: «استفاده از پروبیوتیک‌ها در آینده می‌تواند به‌عنوان رویکردی نوین در پزشکی شخصی‌سازی‌شده برای بیماران ریوی مورد استفاده قرار گیرد».

استاد دانشکدگان فنی با بیان اینکه این تیم تحقیقاتی با بهره‌گیری از مدل‌های یادگیری ماشین، منطق فازی و تحلیل شبکه‌های متابولیکی باکتری‌ها، روابط پیچیده بین باکتری‌ها و عملکرد آن‌ها در مراحل مختلف COPD را شناسایی کرده است، افزود: «همچنین نقش متابولیت‌های میکروبی به‌ویژه اسیدهای چرب زنجیره کوتاه (SCFAs) در تعدیل پاسخ‌های ایمنی و التهابی مشخص شد. شبیه‌سازی شبکه‌های متابولیکی باکتری‌ها در ریه نشان داد که در دوره‌های تشدید بیماری، تنوع میکروبی کاهش و باکتری‌های بیماری‌زا افزایش می‌یابند».

سرپرست این تیم تحقیقاتی یکی دیگر از یافته‌های مهم این تحقیق را شناسایی باکتری‌های کلیدی (Keystone Genera) در مراحل مختلف بیماری عنوان کرد و گفت: «نتایج نشان داد با افزایش شدت بیماری، ساختار شبکه‌های میکروبی پیچیده‌تر می‌شود و برخی از باکتری‌های مفید مانند Lactobacillus و Bifidobacterium می‌توانند نقش حفاظتی در برابر تشدید بیماری ایفا کنند. این دو جنس باکتریایی به عنوان کاندیداهای پروبیوتیکی بالقوه برای بهبود سلامت ریه و پیشگیری از عود بیماری پیشنهاد شده‌اند».

به باور این محققان، تقویت میکروبیوم ریه از طریق مصرف مواد غذایی غیرقابل‌هضم یا مکمل‌های پروبیوتیکی می‌تواند به افزایش تولید متابولیت‌های مفید مانند SCFAs و در نتیجه بهبود عملکرد سیستم ایمنی و کاهش التهاب کمک کند.

دکتر مسعودی‌نژاد در پایان تأکید کرد: «درک تعامل میان باکتری‌های ریه و مکانیسم‌های اپی‌ژنتیکی بدن می‌تواند آینده درمان‌های شخصی‌سازی‌شده را متحول کند. در این رویکرد، به جای درمان تهاجمی، با بهره‌گیری از دانش یادگیری ماشین و پروبیوتیک‌ها، بدن خود را به تعادل زیستی بازمی‌گردانیم».

1. Interplay of lung microbiome and epigenetics in former smokers: A machine learning and fuzzy logic approach on COPD progression. 2025. Heliyon 11(5).
2. Deciphering the impact of microbial interactions on COPD exacerbation: An in-depth analysis of the lung microbiome. 2024. Heliyon 10(4).
3. Restoring the epigenetic landscape of lung microbiome: potential therapeutic approach for chronic respiratory diseases. 2024. BMC Pulmonary Medicine 24 (1), 2.