Когда вы едите, в кишечнике происходит не просто пищеварение. Там живёт целая экосистема из триллионов бактерий, которые вырабатывают химические вещества-метаболиты, позволяющие микробиому посылать сигналы своим сородичам и вашему организму. Эти микробы «общаются», меняют свои сообщества в зависимости от того, что вы съели, и в итоге влияют на ваш обмен веществ, качество сна и риск серьёзных заболеваний.​

Проблема в том, что традиционно ученые рассуждали так: они видели связь между конкретной бактерией и её влиянием на здоровье, но не могли понять, что именно эта бактерия производит. Допустим, вы обнаружили, что люди с ожирением имеют больше бактерий вида A, а здоровые люди — больше бактерий вида B. Это не объясняет механизм. Может, это не сама бактерия вредит организму, а какой-то её продукт метаболизма? Или наоборот, полезный метаболит защищает организм?

В лаборатории Цунода решили эту проблему с помощью цифровых технологий. Команда ученых разработала VBayesMM — вариационную байесовскую нейронную сеть, которая одновременно анализирует два набора данных: какие бактерии живут в кишечнике и какие химические вещества там присутствуют. Система не просто ищет корреляции. Ключевой инновацией стал специальный математический подход, позволяющий системе быстро определить, какие из десятков тысяч видов бактерий на самом деле важны для производства конкретных метаболитов.

В исследовании обструктивного апноэ во сне система выявила, что за проблемы с дыханием ночью во многом отвечают бактерии семейств Lachnospiraceae и Oscillospiraceae. Они производят желчные кислоты, которые влияют на обмен веществ человека. При ожирении эта же система показала, как высокожирная диета меняет структуру микробиома, и опять Lachnospiraceae становятся доминирующей силой, нарушая метаболизм и способствуя набору веса.

Исследовательская группа видит в разработке огромный потенциал и считает, что в будущем можно будет выращивать конкретные полезные бактерии или даже проектировать целевые лекарства, которые модифицируют производство микробами нужных метаболитов. Это означает переход от общей идеи «микробиом влияет на здоровье» к точной персонализированной медицине, где лечение строится на конкретном микробном профиле каждого пациента.