新的 AI 突破終于可以檢測(cè)到寄生蟲(chóng)感染

感染導(dǎo)致血吸蟲(chóng)病的寄生蟲(chóng)的患者的血液樣本包含標(biāo)記疾病不同階段的隱藏信息。

在我們的最近發(fā)表的研究，我們的團(tuán)隊(duì)使用了機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)隱藏的信息并改善感染的早期檢測(cè)和診斷。

導(dǎo)致血吸蟲(chóng)病的寄生蟲(chóng)在兩個(gè)宿主中完成其生命周期——首先是蝸牛，然后是人、狗和小鼠等哺乳動(dòng)物。淡水蠕蟲(chóng)卵通過(guò)皮膚進(jìn)入人體宿主，并在全身循環(huán)，損害多個(gè)器官，包括肝臟、腸道、膀胱和尿道。

當(dāng)這些幼蟲(chóng)到達(dá)連接腸道和肝臟的血管時(shí)，它們會(huì)成熟為成蟲(chóng)。然后它們釋放出蟲(chóng)卵，這些蟲(chóng)卵在感染者排便時(shí)排出，繼續(xù)傳播周期.

自診斷以來(lái)依賴(lài)于檢測(cè)糞便中的蟲(chóng)卵，醫(yī)生通常會(huì)錯(cuò)過(guò)感染的早期階段。當(dāng)檢測(cè)到蟲(chóng)卵時(shí)，患者已經(jīng)達(dá)到了疾病的晚期。

由于診斷率很低，公共衛(wèi)生官員通常大規(guī)模施用藥物吡喹酮到受影響地區(qū)的人群。然而，吡喹酮不能在感染的早期階段清除幼蟲(chóng)，也不能防止再次感染。

我們的研究為通過(guò)以下方式改進(jìn)早期檢測(cè)和診斷提供了一條明確的途徑識(shí)別血液中隱藏的信息這表明活躍的早期感染。

您的身體通過(guò)產(chǎn)生涉及多種類(lèi)型免疫細(xì)胞的免疫反應(yīng)來(lái)應(yīng)對(duì)血吸蟲(chóng)病感染，以及抗體特異性靶向蠕蟲(chóng)和蟲(chóng)卵分泌或存在于蠕蟲(chóng)和蟲(chóng)卵上的分子。

我們的研究介紹了兩種篩選早期感染信號(hào)抗體的某些特征的方法。

第一個(gè)是捕獲免疫反應(yīng)的定量和定性概況，包括決定它們?nèi)绾闻c其他免疫細(xì)胞通信的各種抗體和特征。這使我們能夠識(shí)別免疫反應(yīng)的特定方面，這些方面將未感染的患者與早期和晚期疾病患者區(qū)分開(kāi)來(lái)。

其次，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的分析抗體的機(jī)器學(xué)習(xí)方法確定與疾病分期和嚴(yán)重程度相關(guān)的免疫反應(yīng)的潛在特征。

我們使用來(lái)自感染和未感染患者的免疫概況數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型，并使用未用于訓(xùn)練的數(shù)據(jù)和來(lái)自不同地理位置的數(shù)據(jù)測(cè)試模型。我們不僅確定了該疾病的生物標(biāo)志物，還確定了感染的潛在機(jī)制。

看點(diǎn)重要

血吸蟲(chóng)病是一種被忽視的熱帶病這影響了全球超過(guò) 2 億人，每年造成 280,000 人死亡。早期診斷可以提高治療效果并預(yù)防嚴(yán)重疾病。

此外，與許多機(jī)器學(xué)習(xí)方法不同，這些方法黑匣子，我們的方法也是解釋.這意味著它可以提供關(guān)于疾病發(fā)展原因和方式的見(jiàn)解，而不僅僅是識(shí)別疾病標(biāo)志物，指導(dǎo)未來(lái)的早期診斷和治療策略。

仍然未知的

我們確定的血吸蟲(chóng)病感染特征在兩大洲的兩個(gè)地理區(qū)域保持穩(wěn)定。未來(lái)的研究可以探索這些生物標(biāo)志物對(duì)其他人群的適用程度。

此外，我們的工作確定了疾病進(jìn)展背后的潛在機(jī)制。我們發(fā)現(xiàn)，針對(duì)蠕蟲(chóng)表面特定蛋白質(zhì)的特定免疫反應(yīng)預(yù)示著感染的中間階段。

了解免疫系統(tǒng)如何對(duì)這種研究不足的抗原做出反應(yīng)可以改善診斷和治療。

下一步

除了提高我們對(duì)免疫系統(tǒng)如何應(yīng)對(duì)感染不同階段的理解外，我們的研究結(jié)果還確定了關(guān)鍵抗原，這些抗原可以為設(shè)計(jì)具有成本效益和高效的診斷和治療方法鋪平道路。

我們的下一步將包括在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際部署這些策略，以便及早發(fā)現(xiàn)和管理疾病。

這研究簡(jiǎn)報(bào)是關(guān)于有趣的學(xué)術(shù)工作的簡(jiǎn)短介紹。

特里魯帕·查克拉博蒂， 綜合系統(tǒng)生物學(xué)博士候選人，匹茲堡大學(xué);阿尼魯?shù)隆に_卡， 生物醫(yī)學(xué)工程助理教授，佐治亞理工學(xué)院和吉什努·達(dá)斯，免疫學(xué)和計(jì)算與系統(tǒng)生物學(xué)助理教授，匹茲堡大學(xué)

本文轉(zhuǎn)載自對(duì)話(huà)根據(jù) Creative Commons 許可。閱讀原創(chuàng)文章.

寶寶起名