Ein neues KI-gestütztes Framework ermöglicht erstmals hochauflösende Ganzkörper-Analysen intakter Mäuse und deckt dabei bislang unbekannte systemische Schäden bei Adipositas auf. Forschende von Helmholtz Munich und der Ludwig-Maximilians-Universität München haben mit der Plattform „MouseMapper“ weitreichende Entzündungsprozesse sowie strukturelle Schäden an sensorischen Gesichtsnerven bei fettleibigen Mäusen nachgewiesen. Viele der molekularen Veränderungen ließen sich auch in menschlichem Gewebe nachweisen.

Die Plattform „MouseMapper“ basiert auf Deep-Learning-Algorithmen und sogenannten Foundation Models. Sie segmentiert automatisch 31 Organe und Gewebetypen und kartiert gleichzeitig Nerven- und Immunzellen im gesamten Körper. Dadurch werden umfassende multiorganische Analysen in intakten Mäusen möglich, ohne dass zuvor bestimmte Regionen festgelegt werden müssen.

Für die Studie markierten die Wissenschaftler Nerven- und Immunzellen in Mäusen mit fluoreszierenden Markern, machten die Tiere durch spezielle Gewebe-Klärungstechniken transparent und erstellten mit hochauflösender Lichtblattmikroskopie dreidimensionale Ganzkörperaufnahmen. Die KI analysierte anschließend die riesigen Datensätze vollautomatisch.

In Mäusen, die durch eine fettreiche Diät eine dem Menschen vergleichbare Adipositas und Stoffwechselstörung entwickelt hatten, zeigte MouseMapper ausgeprägte systemische Veränderungen in der Organisation von Immunzellen und in der Nervenarchitektur. Besonders auffällig war eine Schädigung des Trigeminusnervs, eines wichtigen sensorischen Gesichtsnervs. Bei adipösen Mäusen waren die Nervenendigungen deutlich reduziert und weniger verzweigt. Verhaltensversuche bestätigten eine beeinträchtigte Sinneswahrnehmung im Gesichtsbereich.

Zusätzlich analysierten die Forschenden das Trigeminusganglion und identifizierten dort molekulare Signaturen von Nervenumbau und Entzündungsprozessen. Viele dieser molekularen Veränderungen fanden sich auch im Trigeminusgewebe von Menschen mit Adipositas wieder. Dies deutet darauf hin, dass zentrale Merkmale adipositasbedingter Nervenschäden über die Speziesgrenze hinweg erhalten bleiben.

Adipositas verändert nicht nur Stoffwechsel und Fettgewebe, sondern beeinflusst Immunaktivität, Nervenstruktur und Gewebeorganisation in zahlreichen Organsystemen und erhöht das Risiko für Typ-2-Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Neuropathien und Krebs. Bisher fehlten jedoch geeignete Werkzeuge, um solche krankheitsbedingten Veränderungen im gesamten intakten Organismus hochauflösend zu untersuchen.

Die neue Plattform könnte die Erforschung komplexer systemischer Erkrankungen wie Diabetes, Krebs, neurodegenerative und Autoimmunerkrankungen grundlegend verändern. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden, die sich meist auf einzelne Organe konzentrieren, ermöglicht MouseMapper eine integrierte Ganzkörperbetrachtung und die Identifizierung krankheitsbedingter Hotspots im gesamten Organismus.

Die Forschenden haben die umfangreichen Ganzkörper-Datensätze öffentlich zugänglich gemacht. Langfristig streben sie die Entwicklung realistischer digitaler Zwillinge von Mäusen an, mit denen Krankheitsverläufe simuliert, frühe Veränderungen erkannt und neue Therapien beschleunigt werden könnten – bei gleichzeitig reduzierter Zahl von Tierversuchen.

Original Paper:

Kaltenecker et al., 2026: A deep-learning framework reveals whole-body perturbations at cell level. Nature. DOI: 10.1038/s41586-026-10535-2

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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