Tekoälyyn perustuva valvontajärjestelmä uusien tartuntatautien torjuntaan

Tekoälyyn perustuva valvontajärjestelmä uusien tartuntatautien torjuntaan

Tutkijat ovat löytäneet uuden tavan tunnistaa tarttuvampia virusten tai bakteerien muunnelmia, jotka leviävät ihmisissä – mukaan lukien ne, jotka aiheuttavat flunssaa, COVIDia, hinkuyskää ja tuberkuloosia.

Uusi lähestymistapa käyttää tartunnan saaneilta ihmisiltä otettuja näytteitä reaaliaikaiseen ihmispopulaatioissa kiertävien taudinaiheuttajien seurantaan ja mahdollistaa rokotevirusten nopean ja automaattisen tunnistamisen. Tämä saattaa vaikuttaa sellaisten rokotteiden kehittämiseen, jotka estävät sairauksia tehokkaammin.

Lähestymistapa voi myös havaita nopeasti uusia variantteja, joilla on antibioottiresistenssi. Tämä saattaa vaikuttaa tartunnan saaneiden ihmisten hoidon valintaan - ja yrityksiin hillitä taudin leviämistä.

Se käyttää geneettisiä sekvensointitietoja tarjotakseen tietoa geneettisistä muutoksista, jotka ovat taustalla uusien varianttien ilmaantumisen. Tämä on tärkeää ymmärtääksesi, miksi eri muunnelmat leviävät eri tavalla ihmispopulaatioissa.

Vakiintuneiden COVID- ja influenssavalvontaohjelmien lisäksi käytössä on hyvin vähän järjestelmiä, joilla seurataan uusia tartuntatautimuunnelmia. Tekniikka edustaa suurta edistystä verrattuna nykyiseen lähestymistapaan näiden sairauksien hoitoon, joka perustui asiantuntijapaneelien päättämiseen, milloin kiertävä bakteeri tai virus oli muuttunut tarpeeksi, jotta sitä voidaan kutsua uudeksi variantiksi.

Luomalla "sukupuita" uusi lähestymistapa tunnistaa automaattisesti uudet variantit sen perusteella, kuinka paljon taudinaiheuttaja on muuttunut geneettisesti ja kuinka helposti se leviää ihmispopulaatiossa, joten asiantuntijoita ei tarvitse kutsua koolle tätä varten.

Sitä voidaan käyttää monenlaisiin viruksiin ja bakteereihin, ja se vaatii vain muutaman näytteen tartunnan saaneista ihmisistä populaatiossa kiertävien varianttien havaitsemiseksi. Tämä tekee siitä erityisen arvokkaan resurssiköyhissä ympäristöissä.

Raportti on julkaistu lehdessä tänäänLuonto.

"Uusi menetelmämme tarjoaa tavan näyttää yllättävän nopeasti, onko populaatioissa kiertäviä uusia tarttuvia patogeenien variantteja - ja sitä voidaan käyttää monenlaisiin bakteereihin ja viruksiin", sanoi raportin johtava kirjoittaja tohtori Noémie Lefrancq, joka suoritti työn genetiikan laitoksella Cambridgen yliopistossa.

Voimme jopa käyttää sitä ennustamaan, kuinka uudet versiot tulevat voimaan, jotta voimme tehdä nopeasti päätöksiä siitä, miten reagoidaan."

Dr. Noémie Lefrancq, ETH Zürich

"Menetelmämme tarjoaa täysin objektiivisen tavan havaita uudet patogeenisten kovakuoriaisten kannat analysoimalla niiden genetiikkaa ja niiden leviämistä populaatiossa. Tämä tarkoittaa, että voimme nopeasti ja tehokkaasti havaita uusien erittäin tarttuvien kantojen ilmaantumisen", sanoi tutkimukseen osallistunut professori Julian Parkhill, Cambridgen yliopiston eläinlääketieteen instituutin tutkija.

Testaa tekniikkaa

Uudella tekniikallaan tutkijat analysoivat näytteitä Bordetella pertussis -bakteerista, joka aiheuttaa hinkuyskää. Monissa maissa on tällä hetkellä pahimmat hinkuyskäepidemiat viimeisten 25 vuoden aikana. Kolme uutta muunnelmaa tunnistettiin välittömästi, jotka kiertävät populaatiossa ja joita ei aiemmin havaittu.

"Uusi menetelmä osoittautuu erittäin oikea-aikaiseksi hinkuyskäpatogeenille, mikä vaatii tehostettua valvontaa, kun otetaan huomioon sen nykyinen paluu monissa maissa ja huolestuttava mikrobiresistenssilinjojen ilmaantuminen", sanoi professori Sylvain Brisse, Institut Pasteurin hinkuyskän kansallisen referenssikeskuksen johtaja, joka tarjosi bioresursseja ja pertussdetellan genomiisdetella-epidemiologiaa.

Toisessa testissä he analysoivat näytteitä Mycobacterium tuberculosis -bakteerista, joka aiheuttaa tuberkuloosia. Kävi ilmi, että kaksi muunnelmaa, joilla on antibioottiresistenssi, on leviämässä.

"Lähestymistapa osoittaa nopeasti, mitkä patogeenin variantit ovat eniten huolestuttavia tautipotentiaalin kannalta. Tämä tarkoittaa, että rokote voidaan kohdistaa näitä variantteja vastaan, jotta se olisi mahdollisimman tehokas", sanoi raportin johtava kirjoittaja, professori Henrik Salje Cambridgen yliopiston genetiikan laitokselta.

Hän lisäsi: "Jos näemme antibiooteille vastustuskykyisen variantin nopean leviämisen, voisimme muuttaa antibiootin, joka on määrätty sillä tartunnan saaneille ihmisille tämän muunnelman leviämisen hillitsemiseksi."

Tutkijat sanovat, että tämä työ on tärkeä osa suuremmassa palapelissä kansanterveysvasteesta tartuntataudeissa.

Jatkuva uhkaus

Tautia aiheuttavat bakteerit ja virukset kehittyvät jatkuvasti leviämään paremmin ja nopeammin keskuudessamme. COVID-pandemian aikana tämä johti uusien kantojen syntymiseen: alkuperäinen Wuhan-kanta levisi nopeasti, mutta sen ohittivat myöhemmin muut variantit, mukaan lukien Omicron, joka kehittyi alkuperäisestä ja levisi paremmin. Tämä kehitys perustuu muutoksiin patogeenien geneettisessä koostumuksessa.

Taudinaiheuttajat kehittyvät geneettisten muutosten kautta, jotka helpottavat niiden leviämistä. Tiedemiehet ovat erityisen huolissaan geneettisistä muutoksista, jotka antavat taudinaiheuttajille mahdollisuuden kiertää immuunijärjestelmäämme ja aiheuttaa sairauksia, vaikka meidät on rokotettu niitä vastaan.

"Tällä työllä on potentiaalia tulla erottamattomaksi osaksi tartuntatautien seurantajärjestelmiä ympäri maailmaa, ja sen tarjoamat oivallukset voivat muuttaa hallitusten tapaa reagoida täysin", Salje sanoi.

Lähteet: