AI 助攻克隆氏症研究 揭纖維化新途徑盼早期診斷

【記者陳思妤／綜合外電】科學家近期利用人工智慧（AI）、基因分析及腸道菌群研究，揭示了克隆氏症（Crohn’s disease）從慢性發炎惡化至腸道纖維化的詳細機制。這項發表於《Frontiers in Artificial Intelligence》的研究成果，為這種長期困擾患者的炎症性腸道疾病帶來早期診斷與治療的新希望。

克隆氏症是一種終身性炎症性腸道疾病，因免疫系統錯誤攻擊消化道而引發發炎、疼痛、腹瀉、體重減輕及疲勞等症狀。在部分克隆氏症患者中，長期發炎會導致腸道纖維組織形成，使腸道變硬增厚，進而可能造成阻塞。然而，目前的臨床診斷工具難以區分活躍且可治療的發炎與已形成的疤痕組織。

為深入了解此一過程，研究團隊分析了來自健康受試者、克隆氏症患者及纖維化克隆氏症患者的 448 個腸道組織基因轉錄體樣本（基因活動資訊）和 80 個腸道菌群樣本。他們利用機器學習分析，成功識別出 43 個與疾病從發炎轉向纖維化相關的共同基因，並發現了三個相互關聯的生物學模式：持續性免疫活化、正常腸道功能喪失，以及持續的細胞壓力與損傷。

研究顯示，在纖維化疾病中，涉及發炎訊號傳導的基因更為活躍，這表示免疫系統持續參與其中。相對地，與消化、營養吸收及腸道內壁維護相關的基因在纖維化組織中則不那麼活躍。分子訊號也指出，腸道細胞處於壓力之下，腸道屏障功能減弱，形成一個發炎與損傷的惡性循環。此外，纖維化疾病患者腸道內的有益菌（如 Faecalibacterium、Anaerostipes）數量減少，而潛在有害菌（如 Bilophila、Bacteroides）數量則有所增加。

為克服纖維化研究中具詳細特徵病患樣本數量有限的挑戰，研究團隊運用生成式人工智慧（Generative AI）擴充資料集。透過這種 AI 強化後的數據集，不僅提升了模型效能，也突顯了 IL23R、TNF 和 TGFB 等在發炎和纖維化疾病中扮演重要角色的基因。其中，腫瘤壞死因子（TNF）是克隆氏症治療中針對發炎的關鍵靶點，而介白素-23 受體（IL-23R）參與慢性腸道發炎的免疫途徑，轉化生長因子-β（TGF-β）則與組織修復及纖維細胞活化有關。

這項研究成果可望幫助醫生更早地識別出腸道狹窄高風險患者，並區分活躍性發炎與永久性損傷。未來，結合基因活動與腸道菌群資訊的分子標記，或能輔助現有診斷工具，進而在腸道狹窄變得嚴重之前，創造介入治療的機會。不過，這些提出的生物標記仍需在更大規模、獨立的患者群體中進行驗證。