人工智能驱动的监测系统对抗新发传染病

人工智能驱动的监测系统对抗新发传染病

研究人员找到了一种新方法来识别在人类中传播的更具传染性的病毒或细菌变体，包括那些引起流感、新冠肺炎、百日咳和肺结核的病毒或细菌变体。

新方法利用感染者的样本对人群中传播的病原体进行实时监测，并实现疫苗病毒的快速自动识别。这可能会影响更有效预防疾病的疫苗的开发。

该方法还可以快速检测新出现的具有抗生素耐药性的变异。这可能会影响感染者的治疗选择以及遏制疾病传播的努力。

它使用基因测序数据来提供有关新变体出现背后的基因变化的信息。这对于理解为什么不同的变体在人群中传播方式不同非常重要。

除了已建立的新冠病毒和流感监测计划外，很少有系统可以监测新出现的传染病变种。该技术代表了治疗这些疾病的现有方法的重大进步，现有方法依靠专家小组来决定循环细菌或病毒何时发生足以被称为新变种的变化。

通过创建“家谱”，新方法根据病原体的基因变化程度以及它在人群中传播的难易程度自动识别新的变体，从而无需召集专家来完成此任务。

它可用于检测多种病毒和细菌，只需要感染者的少量样本即可检测人群中传播的变异。这使得它对于资源匮乏的环境特别有价值。

该报告今天发表在杂志上自然。

该报告的主要作者、剑桥大学遗传学系的诺埃米·勒弗朗克 (Noémie Lefrancq) 博士说：“我们的新方法提供了一种方法，能够以惊人的速度快速显示人群中是否存在新的可传播病原体，并且可用于多种细菌和病毒。”

我们甚至可以用它来预测新变体将如何占据主导地位，因此可以快速做出如何应对的决定。”

Noémie Lefrancq 博士，苏黎世联邦理工学院

参与这项研究的剑桥大学兽医研究所研究员朱利安·帕克希尔教授说：“我们的方法提供了一种完全客观的方法，通过分析致病性甲虫的遗传学以及它们如何在种群中传播，来检测新的致病甲虫品种。这意味着我们可以快速有效地检测新的高度传播性菌株的出现。”

测试技术

研究人员利用新技术分析了引起百日咳的细菌百日咳博德特氏菌的样本。许多国家目前正在经历过去 25 年来最严重的百日咳疫情。立即发现了三种在人群中传播且之前未被发现的新变种。

巴斯德研究所国家百日咳参考中心主任 Sylvain Brisse 教授说：“事实证明，这种新方法对于百日咳病原体来说是非常及时的，鉴于百日咳病原体目前在许多国家卷土重来，以及令人担忧的抗菌素耐药株的出现，需要加强监测。”他提供了百日咳博德特氏菌基因组分析和流行病学方面的生物资源和专业知识。

在第二项测试中，他们分析了结核分枝杆菌（引起结核病的细菌）的样本。事实证明，两种具有抗生素耐药性的变种正在传播。

该报告的主要作者、剑桥大学遗传学系教授 Henrik Salje 表示：“该方法将快速显示病原体的哪些变体在疾病潜力方面最受关注。这意味着疫苗可以针对这些变体，使其尽可能有效。”

他补充说：“如果我们看到抗生素耐药变种的快速传播，我们可以改变为感染者开出的抗生素，以遏制这种变种的传播。”

研究人员表示，这项工作是公共卫生应对传染病这一更大难题中的重要组成部分。

持续的威胁

引起疾病的细菌和病毒不断进化，以便在我们之间更好更快地传播。在新冠病毒大流行期间，这导致了新毒株的出现：最初的武汉毒株迅速传播，但后来被其他变种所取代，其中包括 Omicron，它是从原始毒株进化而来并传播得更好。这种发展是基于病原体基因组成的变化。

病原体通过促进其传播的基因变化而发展。科学家们特别担心基因变化，即使我们接种了疫苗，病原体也会逃避我们的免疫系统并导致疾病。

萨尔杰说：“这项工作有可能成为世界各地传染病监测系统不可或缺的一部分，它提供的见解可能会彻底改变政府的应对方式。”

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