Systém dohľadu riadený AI na boj proti novým infekčným chorobám

Systém dohľadu riadený AI na boj proti novým infekčným chorobám

Výskumníci našli nový spôsob, ako identifikovať infekčnejšie varianty vírusov alebo baktérií, ktoré sa šíria u ľudí – vrátane tých, ktoré spôsobujú chrípku, COVID, čierny kašeľ a tuberkulózu.

Nový prístup využíva vzorky od infikovaných ľudí na zabezpečenie monitorovania patogénov cirkulujúcich v ľudskej populácii v reálnom čase a umožňuje rýchlu a automatickú identifikáciu vakcinačných vírusov. To by mohlo ovplyvniť vývoj vakcín, ktoré sú účinnejšie pri prevencii chorôb.

Tento prístup môže tiež rýchlo odhaliť vznikajúce varianty s rezistenciou na antibiotiká. To by mohlo ovplyvniť výber liečby pre ľudí, ktorí sa nakazia - a pokusy obmedziť šírenie choroby.

Využíva údaje genetického sekvenovania na poskytovanie informácií o genetických zmenách, ktoré sú základom vzniku nových variantov. To je dôležité pre pochopenie, prečo sa rôzne varianty šíria v ľudskej populácii odlišne.

Okrem zavedených programov sledovania COVID a chrípky existuje len veľmi málo systémov na monitorovanie nových variantov infekčných chorôb. Táto technika predstavuje veľký pokrok v porovnaní s existujúcim prístupom k liečbe týchto chorôb, ktorý sa spoliehal na panely odborníkov, aby rozhodli, kedy sa cirkulujúca baktéria alebo vírus zmenil natoľko, aby sa dal nazvať novým variantom.

Vytvorením „rodokmeňov“ nový prístup automaticky identifikuje nové varianty na základe toho, do akej miery sa patogén geneticky zmenil a ako ľahko sa šíri ľudskou populáciou – čím sa eliminuje potreba zvolávať na to odborníkov.

Môže sa použiť na širokú škálu vírusov a baktérií a vyžaduje len niekoľko vzoriek od infikovaných ľudí na detekciu variantov cirkulujúcich v populácii. Vďaka tomu je obzvlášť cenný pre prostredia s nedostatkom zdrojov.

Správa je dnes zverejnená v časopisePríroda.

"Naša nová metóda ponúka spôsob, ako prekvapivo rýchlo ukázať, či existujú nové prenosné varianty patogénov cirkulujúcich v populáciách - a možno ju použiť pre širokú škálu baktérií a vírusov," povedala Dr. Noémie Lefrancq, hlavná autorka správy, ktorá vykonala prácu na Katedre genetiky Univerzity v Cambridge.

Môžeme ho dokonca použiť na predpovedanie toho, ako sa nové varianty ujmú, takže je možné rýchlo rozhodnúť o tom, ako reagovať.“

Dr. Noémie Lefrancq, ETH Zurich

"Naša metóda poskytuje úplne objektívny spôsob, ako odhaliť nové kmene patogénnych chrobákov analýzou ich genetiky a toho, ako sa šíria v populácii. To znamená, že dokážeme rýchlo a efektívne odhaliť vznik nových vysoko prenosných kmeňov," povedal profesor Julian Parkhill, výskumník z Inštitútu veterinárnej medicíny University of Cambridge, ktorý sa na štúdii podieľal.

Testovanie technológie

Pomocou svojej novej techniky vedci analyzovali vzorky baktérie Bordetella pertussis, ktorá spôsobuje čierny kašeľ. Mnohé krajiny v súčasnosti zažívajú najhoršie prepuknutia čierneho kašľa za posledných 25 rokov. Okamžite boli identifikované tri nové varianty, ktoré cirkulovali v populácii a predtým neboli zistené.

„Ukazuje sa, že nová metóda je veľmi aktuálna pre patogén čierneho kašľa, ktorý si vyžaduje zvýšený dohľad vzhľadom na jeho súčasný návrat v mnohých krajinách a znepokojujúci výskyt línií antimikrobiálnej rezistencie,“ povedal profesor Sylvain Brisse, vedúci Národného referenčného centra pre čierny kašeľ v Institut Pasteur, ktorý poskytol biologické zdroje a odborné znalosti o analýze genómu a epidemiológii Bordetella pertussis.

V druhom teste analyzovali vzorky Mycobacterium tuberculosis, baktérie, ktorá spôsobuje tuberkulózu. Ukázalo sa, že sa šíria dva varianty s rezistenciou na antibiotiká.

"Prístup rýchlo ukáže, ktoré varianty patogénu vyvolávajú najväčšie obavy z hľadiska potenciálu ochorenia. To znamená, že vakcína môže byť zameraná proti týmto variantom, aby bola čo najúčinnejšia," povedal profesor Henrik Salje z Katedry genetiky Univerzity v Cambridge, hlavný autor správy.

Dodal: "Ak uvidíme rýchle šírenie variantu odolného voči antibiotikám, mohli by sme zmeniť antibiotikum predpísané ľuďom, ktorí sú ním infikovaní, aby sme obmedzili šírenie tohto variantu."

Vedci tvrdia, že táto práca je dôležitou súčasťou väčšej skladačky akejkoľvek reakcie verejného zdravia na infekčné choroby.

Neustála hrozba

Baktérie a vírusy, ktoré spôsobujú choroby, sa neustále vyvíjajú, aby sa medzi nami šírili lepšie a rýchlejšie. Počas pandémie COVID to viedlo k vzniku nových kmeňov: pôvodný kmeň Wuhan sa rýchlo rozšíril, ale neskôr ho predbehli iné varianty, vrátane Omicron, ktorý sa vyvinul z pôvodného a šíril sa lepšie. Tento vývoj je založený na zmenách v genetickej výbave patogénov.

Patogény sa vyvíjajú prostredníctvom genetických zmien, ktoré uľahčujú ich šírenie. Vedcov znepokojujú najmä genetické zmeny, ktoré umožňujú patogénom vyhnúť sa nášmu imunitnému systému a spôsobiť ochorenie, aj keď sme proti nim zaočkovaní.

„Táto práca má potenciál stať sa neoddeliteľnou súčasťou systémov dohľadu nad infekčnými chorobami na celom svete a poznatky, ktoré poskytuje, by mohli úplne zmeniť spôsob, akým vlády reagujú,“ povedal Salje.

Zdroje: