Novo avanço em IA pode finalmente detectar infecções por vermes parasitas: WebCuriosos
Amostras de sangue de pacientes infectados com um verme parasita que causa a esquistossomose contêm informações ocultas que marcam os diferentes estágios da doença.
Em nosso pesquisa publicada recentementenossa equipe usou aprendizado de máquina para descobrir essas informações ocultas e melhorar a detecção precoce e o diagnóstico de infecções.
O parasita causador da esquistossomose completa seu ciclo de vida em dois hospedeiros – primeiro em caracóis e depois em mamíferos como pessoas, cães e ratos. Os ovos de vermes de água doce entram nos hospedeiros humanos através da pele e circulam por todo o corpo, danificando vários órgãosincluindo fígado, intestino, bexiga e uretra.
Quando essas larvas atingem os vasos sanguíneos que conectam o intestino ao fígado, elas amadurecem e se transformam em vermes adultos. Eles então liberam ovos que são excretados quando a pessoa infectada defeca, continuando o ciclo de transmissão.
Desde o diagnóstico atualmente depende da detecção de ovos nas fezesos médicos geralmente não percebem os estágios iniciais da infecção. No momento em que os óvulos são detectados, os pacientes já atingiram um estágio avançado da doença.
Como as taxas de diagnóstico são baixas, as autoridades de saúde pública normalmente administrar em massa o medicamento praziquantel às populações das regiões afectadas. No entanto, o praziquantel não consegue eliminar os vermes juvenis nas fases iniciais da infecção, nem pode prevenir a reinfecção.
Nosso estudo fornece um caminho claro para melhorar a detecção e o diagnóstico precoces, identificando as informações escondidas no sangue que sinaliza infecção ativa em estágio inicial.
Seu corpo responde a uma infecção por esquistossomose montando uma resposta imunológica envolvendo vários tipos de células imunológicas, bem como anticorpos direcionados especificamente a moléculas secretadas ou presentes no verme e nos ovos.
Nosso estudo apresenta duas maneiras de rastrear certas características de anticorpos que sinalizam infecção precoce.
O primeiro é um ensaio que captura uma perfil quantitativo e qualitativo da resposta imuneincluindo várias classes de anticorpos e características que determinam como eles se comunicam com outras células do sistema imunológico. Isto permitiu-nos identificar facetas específicas da resposta imunitária que distinguem pacientes não infectados de pacientes com doença em fase inicial e tardia.
Em segundo lugar, desenvolvemos um novo abordagem de aprendizado de máquina que analisa anticorpos identificar características latentes da resposta imune ligadas ao estágio e gravidade da doença.
Treinamos o modelo em dados de perfil imunológico de pacientes infectados e não infectados e testamos o modelo em dados que não foram usados para treinamento e em dados de uma localização geográfica diferente. Identificamos não apenas biomarcadores para a doença, mas também o mecanismo potencial subjacente à infecção.
Por que isso importa
A esquistossomose é uma doença tropical negligenciada que afeta mais de 200 milhões de pessoas em todo o mundo, causando 280.000 mortes anualmente. O diagnóstico precoce pode melhorar a eficácia do tratamento e prevenir doenças graves.
Além disso, ao contrário de muitos métodos de aprendizado de máquina que são caixas pretasnossa abordagem também é interpretável. Isto significa que pode fornecer informações sobre por que e como a doença se desenvolve, além da simples identificação de marcadores da doença, orientando estratégias futuras para diagnóstico e tratamento precoces.
O que ainda não se sabe
As assinaturas de infecção por esquistossomose que identificamos permanecem estáveis em duas regiões geográficas em dois continentes. Pesquisas futuras poderiam explorar até que ponto esses biomarcadores se aplicam a populações adicionais.
Além disso, nosso trabalho identifica um mecanismo potencial por trás da progressão da doença. Descobrimos que uma resposta imune específica contra uma proteína específica na superfície do verme sinaliza um estágio intermediário de infecção.
Compreender como o sistema imunológico responde a esse antígeno pouco estudado pode melhorar o diagnóstico e o tratamento.
O que vem a seguir
Além de melhorar a nossa compreensão de como o sistema imunitário responde a diferentes fases da infecção, as nossas descobertas identificam antigénios-chave que podem abrir caminho para a concepção de abordagens económicas e eficientes para diagnóstico e tratamentos.
Os nossos próximos passos incluirão a implementação efectiva destas estratégias no terreno para a detecção precoce e gestão de doenças.
O Resumo de pesquisa é uma breve visão sobre trabalhos acadêmicos interessantes.
Trirupa ChakrabortyPh.D. Candidato em Biologia de Sistemas Integrativos, Universidade de Pittsburgh; Aniruddh SarkarProfessor Assistente de Engenharia Biomédica, Instituto de Tecnologia da Geórgiae Jishnu DasProfessor Assistente de Imunologia e Biologia Computacional e de Sistemas, Universidade de Pittsburgh
Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
