Systém sledování řízený umělou inteligencí pro boj s nově se objevujícími infekčními chorobami

Systém sledování řízený umělou inteligencí pro boj s nově se objevujícími infekčními chorobami

Vědci našli nový způsob, jak identifikovat infekčnější varianty virů nebo bakterií, které se šíří u lidí – včetně těch, které způsobují chřipku, COVID, černý kašel a tuberkulózu.

Nový přístup využívá vzorky od infikovaných lidí k zajištění monitorování patogenů cirkulujících v lidské populaci v reálném čase a umožňuje rychlou a automatickou identifikaci vakcinačních virů. To by mohlo ovlivnit vývoj vakcín, které jsou účinnější v prevenci onemocnění.

Přístup může také rychle odhalit vznikající varianty s antibiotickou rezistencí. To by mohlo ovlivnit volbu léčby pro lidi, kteří se nakazí - a pokusy omezit šíření nemoci.

Využívá data genetického sekvenování k poskytování informací o genetických změnách, které jsou základem vzniku nových variant. To je důležité pro pochopení toho, proč se různé varianty v lidských populacích šíří odlišně.

Kromě zavedených programů sledování COVID a chřipky existuje jen velmi málo systémů pro sledování nově vznikajících variant infekčních chorob. Tato technika představuje velký pokrok oproti stávajícímu přístupu k léčbě těchto onemocnění, který se spoléhal na panely odborníků, aby rozhodly, kdy se cirkulující bakterie nebo virus změnily natolik, že je lze nazvat novou variantou.

Vytvořením „rodokmenů“ nový přístup automaticky identifikuje nové varianty na základě toho, jak moc se patogen geneticky změnil a jak snadno se šíří lidskou populací – což eliminuje potřebu svolávat k tomu odborníky.

Může být použit na širokou škálu virů a bakterií a vyžaduje pouze několik vzorků od infikovaných lidí k detekci variant cirkulujících v populaci. Díky tomu je zvláště cenný pro prostředí s nedostatkem zdrojů.

Zpráva je dnes zveřejněna v časopisePříroda.

"Naše nová metoda nabízí způsob, jak překvapivě rychle ukázat, zda existují nové přenosné varianty patogenů cirkulujících v populacích - a lze ji použít pro širokou škálu bakterií a virů," řekla Dr. Noémie Lefrancq, hlavní autorka zprávy, která provedla práci na katedře genetiky na University of Cambridge.

Můžeme ji dokonce použít k předpovědi, jak se nové varianty ujmou, takže lze rychle rozhodovat o tom, jak reagovat.“

Dr. Noémie Lefrancq, ETH Curych

"Naše metoda poskytuje zcela objektivní způsob, jak detekovat nové kmeny patogenních brouků analýzou jejich genetiky a toho, jak se šíří populací. To znamená, že můžeme rychle a efektivně detekovat vznik nových vysoce přenosných kmenů," řekl profesor Julian Parkhill, výzkumník z Institutu veterinární medicíny University of Cambridge, který se na studii podílel.

Testování technologie

Pomocí své nové techniky vědci analyzovali vzorky bakterie Bordetella pertussis, která způsobuje černý kašel. Mnoho zemí v současnosti zažívá nejhorší propuknutí černého kašle za posledních 25 let. Okamžitě byly identifikovány tři nové varianty, které kolovaly v populaci a nebyly dříve zjištěny.

"Ukazuje se, že nová metoda je velmi aktuální pro patogen černého kašle, který vyžaduje zvýšený dohled vzhledem k jeho současnému návratu v mnoha zemích a znepokojivému výskytu linií antimikrobiální rezistence," řekl profesor Sylvain Brisse, vedoucí Národního referenčního centra pro černý kašel v Institut Pasteur, který poskytl biologické zdroje a odborné znalosti o analýze genomu a epidemiologii Bordetella pertussis.

Ve druhém testu analyzovali vzorky Mycobacterium tuberculosis, bakterie, která způsobuje tuberkulózu. Ukázalo se, že se šíří dvě varianty s antibiotickou rezistencí.

"Přístup rychle ukáže, které varianty patogenu jsou nejvíce znepokojivé z hlediska potenciálu onemocnění. To znamená, že proti těmto variantám lze zacílit vakcínu, aby byla co nejúčinnější," řekl profesor Henrik Salje z katedry genetiky na University of Cambridge, hlavní autor zprávy.

Dodal: "Pokud uvidíme rychlé šíření varianty rezistentní na antibiotika, mohli bychom změnit antibiotikum předepsané lidem, kteří jsou jí infikováni, abychom omezili šíření této varianty."

Vědci tvrdí, že tato práce je důležitým kouskem do větší skládačky jakékoli reakce veřejného zdraví na infekční choroby.

Neustálá hrozba

Bakterie a viry, které způsobují onemocnění, se neustále vyvíjejí, aby se mezi námi šířily lépe a rychleji. Během pandemie COVID to vedlo ke vzniku nových kmenů: původní kmen Wuhan se rychle rozšířil, ale později byl překonán jinými variantami, včetně Omicron, který se vyvinul z původního a rozšířil se lépe. Tento vývoj je založen na změnách v genetické výbavě patogenů.

Patogeny se vyvíjejí genetickými změnami, které usnadňují jejich šíření. Vědci jsou znepokojeni zejména genetickými změnami, které umožňují patogenům vyhýbat se našemu imunitnímu systému a způsobovat onemocnění, i když jsme proti nim očkováni.

„Tato práce má potenciál stát se nedílnou součástí systémů sledování infekčních nemocí po celém světě a poznatky, které poskytuje, by mohly zcela změnit způsob, jakým vlády reagují,“ řekl Salje.

Zdroje: