في لدينا البحوث المنشورة مؤخرا، استخدم فريقنا التعلم الآلي للكشف عن تلك المعلومات المخفية وتحسين الاكتشاف المبكر وتشخيص العدوى.
يكمل الطفيلي المسبب لداء البلهارسيات دورة حياته في مضيفين، أولًا في القواقع ثم في الثدييات مثل البشر والكلاب والفئران. تدخل بيض دودة المياه العذبة إلى المضيف البشري عبر الجلد وتنتشر في جميع أنحاء الجسم، إتلاف أعضاء متعددة، بما في ذلك الكبد والأمعاء والمثانة والإحليل. عندما تصل هذه اليرقات إلى الأوعية الدموية التي تربط الأمعاء بالكبد، فإنها تنضج إلى ديدان بالغة. ثم تقوم بإطلاق البويضات التي تفرز عندما يتبرز الشخص المصاب، استمرار دورة الإرسال.
منذ التشخيص حاليا يعتمد على اكتشاف البيض في البرازعادةً ما يغيب الأطباء عن المراحل المبكرة من العدوى. وبحلول الوقت الذي يتم فيه اكتشاف البويضات، يكون المرضى قد وصلوا بالفعل إلى مرحلة متقدمة من المرض. لأن معدلات التشخيص ضعيفة، عادةً ما يقول مسؤولو الصحة العامة إدارة عقار البرازيكوانتيل على نطاق واسع للسكان في المناطق المتضررة. ومع ذلك، لا يستطيع البرازيكوانتيل التخلص من الديدان اليافعة في المراحل المبكرة من العدوى، ولا يمكنه منع الإصابة مرة أخرى.
لا يتم تشخيص داء البلهارسيات عادة إلا في المراحل المتأخرة من المرض.
توفر دراستنا طريقًا واضحًا للأمام لتحسين الكشف والتشخيص المبكر من خلال التعرف على المعلومات المخفية في الدم الذي يشير إلى عدوى نشطة في مرحلة مبكرة.
يستجيب جسمك لعدوى البلهارسيا عن طريق تكوين استجابة مناعية تشمل عدة أنواع من الخلايا المناعية، بالإضافة إلى الأجسام المضادة التي تستهدف على وجه التحديد الجزيئات التي تفرزها الدودة والبيض أو الموجودة عليها. تقدم دراستنا طريقتين لفحص خصائص معينة للأجسام المضادة التي تشير إلى الإصابة المبكرة.
الأول هو الفحص الذي يلتقط أ الملف الكمي والنوعي للاستجابة المناعية، بما في ذلك فئات مختلفة من الأجسام المضادة والخصائص التي تحدد كيفية تواصلها مع الخلايا المناعية الأخرى. وقد سمح لنا ذلك بتحديد جوانب معينة من الاستجابة المناعية التي تميز المرضى غير المصابين عن المرضى الذين يعانون من المرض في مراحله المبكرة والمتأخرة.
ثانيا، قمنا بتطوير جديد نهج التعلم الآلي الذي يحلل الأجسام المضادة لتحديد الخصائص الكامنة للاستجابة المناعية المرتبطة بمرحلة المرض وشدته. قمنا بتدريب النموذج على بيانات الملف المناعي للمرضى المصابين وغير المصابين واختبرنا النموذج على بيانات لم يتم استخدامها للتدريب وبيانات من موقع جغرافي مختلف. لقد حددنا ليس فقط المؤشرات الحيوية للمرض، ولكن أيضًا الآلية المحتملة التي تكمن وراء العدوى.
لماذا يهم
داء البلهارسيات هو مرض استوائي مهمل الذي يؤثر على أكثر من 200 مليون شخص في جميع أنحاء العالم، ويتسبب في وفاة 280 ألف شخص سنويًا. التشخيص المبكر يمكن أن يحسن فعالية العلاج ويمنع الإصابة بأمراض خطيرة.
بالإضافة إلى ذلك، على عكس العديد من أساليب التعلم الآلي الصناديق السوداء، نهجنا هو أيضا قابلة للتفسير. وهذا يعني أنه يمكن أن يوفر نظرة ثاقبة حول سبب وكيفية تطور المرض بما يتجاوز مجرد تحديد علامات المرض وتوجيه الاستراتيجيات المستقبلية للتشخيص المبكر والعلاج.
ما لا يزال غير معروف
تظل علامات الإصابة بداء البلهارسيات التي حددناها مستقرة في منطقتين جغرافيتين عبر قارتين. يمكن أن تستكشف الأبحاث المستقبلية مدى نجاح تطبيق هذه المؤشرات الحيوية على مجموعات سكانية إضافية.
علاوة على ذلك، يحدد عملنا الآلية المحتملة وراء تطور المرض. لقد وجدنا أن استجابة مناعية معينة ضد بروتين معين على سطح الدودة تشير إلى مرحلة متوسطة من العدوى. إن فهم كيفية استجابة الجهاز المناعي لهذا المستضد الذي لم تتم دراسته يمكن أن يحسن التشخيص والعلاج.
ما هو التالي
إلى جانب تحسين فهمنا لكيفية استجابة الجهاز المناعي لمراحل مختلفة من العدوى، تحدد النتائج التي توصلنا إليها المستضدات الرئيسية التي يمكن أن تمهد الطريق لتصميم أساليب فعالة من حيث التكلفة وفعالة للتشخيص والعلاج. وستتضمن خطواتنا التالية نشر هذه الاستراتيجيات فعليًا في الميدان للكشف المبكر عن الأمراض وإدارتها.
ال موجز البحث عبارة عن مقطع قصير عن العمل الأكاديمي المثير للاهتمام.
تم نشر هذه المقالة في الأصل على المحادثة بقلم تريروبا تشاكرابورتي وجيشنو داس في جامعة بيتسبرغ وأنيروده ساركار في معهد جورجيا للتكنولوجيا. اقرأ المقال الأصلي هنا.
