Sustav nadzora vođen umjetnom inteligencijom za borbu protiv novonastalih zaraznih bolesti

Sustav nadzora vođen umjetnom inteligencijom za borbu protiv novonastalih zaraznih bolesti

Istraživači su pronašli novi način za prepoznavanje zaraznijih varijanti virusa ili bakterija koje se šire među ljudima — uključujući one koji uzrokuju gripu, COVID, hripavac i tuberkulozu.

Novi pristup koristi uzorke zaraženih ljudi kako bi omogućio praćenje patogena koji cirkuliraju u ljudskoj populaciji u stvarnom vremenu i omogućio brzu i automatsku identifikaciju virusa cjepiva. To bi moglo utjecati na razvoj cjepiva koja su učinkovitija u sprječavanju bolesti.

Pristup također može brzo otkriti nove varijante s otpornošću na antibiotike. To bi moglo utjecati na izbor liječenja za ljude koji se zaraze - i na pokušaje suzbijanja širenja bolesti.

Koristi podatke o genetskom sekvenciranju kako bi pružio informacije o genetskim promjenama koje su u podlozi pojave novih varijanti. Ovo je važno za razumijevanje zašto se različite varijante različito šire u ljudskoj populaciji.

Osim uspostavljenih programa nadzora COVID-a i gripe, postoji vrlo malo sustava za praćenje novonastalih varijanti zaraznih bolesti. Ova tehnika predstavlja veliki napredak u odnosu na postojeći pristup liječenju ovih bolesti, koji se oslanjao na panele stručnjaka koji su odlučivali kada su se bakterije ili virusi u cirkulaciji dovoljno promijenili da se mogu nazvati novom varijantom.

Stvaranjem "obiteljskih stabala", novi pristup automatski identificira nove varijante na temelju toga koliko se patogen genetski promijenio i koliko se lako širi ljudskom populacijom - eliminirajući potrebu za okupljanjem stručnjaka da to učine.

Može se koristiti na širokom rasponu virusa i bakterija i zahtijeva samo nekoliko uzoraka od zaraženih ljudi da bi se otkrile varijante koje cirkuliraju u populaciji. Zbog toga je posebno vrijedan za okruženja sa siromašnim resursima.

Izvješće je danas objavljeno u časopisuPriroda.

"Naša nova metoda nudi način da iznenađujuće brzo pokažemo postoje li nove prenosive varijante patogena koji cirkuliraju u populaciji - i može se koristiti za širok raspon bakterija i virusa", rekla je dr. Noémie Lefrancq, glavna autorica izvješća, koja je provela rad na Odjelu za genetiku na Sveučilištu Cambridge.

Wir können damit sogar vorhersagen, wie sich neue Varianten durchsetzen werden, sodass schnell Entscheidungen darüber getroffen werden können, wie reagiert werden soll.“

dr. Noémie Lefrancq, ETH Zurich

"Naša metoda pruža potpuno objektivan način otkrivanja novih sojeva patogenih kornjaša analizom njihove genetike i načina na koji se šire kroz populaciju. To znači da možemo brzo i učinkovito detektirati pojavu novih visoko prenosivih sojeva", rekao je profesor Julian Parkhill, istraživač na Institutu za veterinarsku medicinu Sveučilišta u Cambridgeu, koji je bio uključen u studiju.

Testiranje tehnologije

Koristeći svoju novu tehniku, istraživači su analizirali uzorke Bordetella pertussis, bakterije koja uzrokuje hripavac. Mnoge zemlje trenutačno se suočavaju s najgorim epidemijama hripavca u posljednjih 25 godina. Odmah su identificirane tri nove varijante koje su kružile u populaciji i prethodno nisu bile otkrivene.

"Nova metoda pokazala se vrlo pravovremenom za patogen hripavca, koji zahtijeva pojačani nadzor s obzirom na njegov trenutačni povratak u mnoge zemlje i zabrinjavajuću pojavu linija rezistencije na antimikrobna sredstva", rekao je profesor Sylvain Brisse, voditelj Nacionalnog referentnog centra za hripavac na Institutu Pasteur, koji je pružio bioresurse i stručnost o analizama genoma i epidemiologiji Bordetella pertussis.

U drugom testu analizirali su uzorke Mycobacterium tuberculosis, bakterije koja uzrokuje tuberkulozu. Pokazalo se da se šire dvije varijante s rezistencijom na antibiotike.

"Pristup će brzo pokazati koje su varijante patogena najviše zabrinjavajuće u smislu potencijala bolesti. To znači da se cjepivo može usmjeriti protiv tih varijanti kako bi bilo što učinkovitije", rekao je profesor Henrik Salje s Odsjeka za genetiku Sveučilišta u Cambridgeu, glavni autor izvješća.

Dodao je: "Ako vidimo brzo širenje varijante otporne na antibiotike, mogli bismo promijeniti antibiotik koji se propisuje ljudima zaraženim njome kako bismo spriječili širenje ove varijante."

Istraživači kažu da je ovaj rad važan dio veće slagalice bilo kakvog odgovora javnog zdravlja na zarazne bolesti.

Stalna prijetnja

Bakterije i virusi koji uzrokuju bolesti neprestano se razvijaju kako bi se bolje i brže širili među nama. Tijekom pandemije COVID-a to je dovelo do pojave novih sojeva: originalni soj Wuhan brzo se proširio, ali su ga kasnije prestigle druge varijante, uključujući Omicron, koji je evoluirao iz originala i bolje se širio. Ovaj razvoj temelji se na promjenama u genetskom sastavu patogena.

Patogeni se razvijaju kroz genetske promjene koje olakšavaju njihovo širenje. Znanstvenici su posebno zabrinuti zbog genetskih promjena koje omogućuju patogenima da izbjegnu naš imunološki sustav i izazovu bolest iako smo protiv njih cijepljeni.

"Ovaj rad ima potencijal postati sastavni dio sustava nadzora zaraznih bolesti diljem svijeta, a uvidi koje pruža mogli bi u potpunosti promijeniti način na koji vlade reagiraju", rekao je Salje.

Izvori: