به نقل از «خبرگزاری آریا»

تشخيص بيماري سل در کودکان با استفاده از نانوفناوري و هوش مصنوعي

تاریخ انتشار: ۳۰ شهریور ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۰۶۱۴۵۰

خبرگزاری آریا-محققان در تحقیقات جدید خود از ترکیب فناوری‌نانو و هوش مصنوعی برای تشخیص بیماری سل در کودکان استفاده کردند.
به گزارش خبرگزاری آریا به تازگی مقاله‌ای در نشریه Nature Biomedical Engineering منتشر شده، که در آن آزمایش خون جدیدی توسط محققان دانشگاه تولین ارائه شده‌است. در این آزمایش از ترکیب فناوری‌نانو و هوش مصنوعی برای تشخیص بیماری سل در کودکان در مواردی که ممکن است بیماری کشنده تشخیص داده نشود، استفاده می‌شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

سل دومین عامل شایع مرگ ناشی از بیماری‌های عفونی در سراسر جهان است که به تازگی کرونا جای آن را گرفته است.
آزمایش رایج برای تشخیص سل، به یک آزمایشگاه پیچیده نیاز دارد، محققان در تلاش هستند تا آن را ساده کنند تا بتوان این آزمایش را در سطح جامعه و با گوشی هوشمند انجام داد.
 تونی هو، نویسنده ارشد این مطالعه در دانشگاه تولین، گفت: «سل بیماری است که به‌طور عمده در مناطق با منابع محدود یافت می‌شود، ایده‌آل این است که یک روش مبتنی بر گوشی هوشمند ایجاد کنیم که بتوان از آن در نقطه مراقبت استفاده کرد.»
 سل در کودکان کم سن و سال، به ویژه مبتلایان به HIV کشنده است. از ربع میلیون کودک کمتر از 15 سال که هر ساله به دلیل سل می‌میرند، بیش از 80 درصد آن‌ها کمتر از 5 سال سن دارند. تقریباً در همه این موارد، 96 درصد، بیماری تشخیص داده نشده بود.
 دکتر سیلویا ام. لاکورس، یکی از نویسندگان این مطالعه، استادیار گروه پزشکی و بهداشت جهانی دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن، گفت: «این یک تراژدی است، زیرا وقتی کودکان تشخیص داده می‌شوند و تحت درمان قرار می‌گیرند، عملکرد خوبی دارند. اما ما باید اول آن‌ها را پیدا کنیم.»
این آزمایش خون جدید با استفاده از فناوری‌نانو به دانشمندان اجازه می‌دهد حتی اجزای بسیار کوچک باکتری عامل سل، مولکولی به نام لیپوآرابینومانان (LAM) و پروتئین مرتبط به نام LprG را ببینند.
 این مولکول‌ها را می‌توان در خون افراد مبتلا به سل در کیسه‌های کوچک متصل به غشاء به نام وزیکول‌های خارج سلولی یافت. سلول‌های ما به‌طور دائم چنین وزیکول‌هایی را ایجاد می‌کنند که یکی از راه‌های دفع مواد ناخواسته است. در مورد سل، سلول‌های ایمنی به نام ماکروفاژ‌ها که سل را در خود فرو می‌برند و تلاش می‌کنند تا سل را هضم کنند، وزیکول‌های پوشیده شده با LAM و LprG را دفع می‌کنند.
 هو گفت: «مشکل این است که هر سلول در بدن ما روزانه هزاران وزیکول تولید می‌کند. یک نمونه خون ممکن است دارای میلیارد‌ها وزیکول باشد که تنها چند صد تای آن حاوی ماکروفاژ‌های آلوده به سل است.
 برای شناسایی این وزیکول‌ها، هو و همکارانش نانوذرات را با آنتی‌بادی‌هایی پوشش دادند که LAM و LprG را به هم متصل می‌کنند. اگر خون حاوی وزیکول‌های LAM یا LprG باشد، آنتی‌بادی‌ها به مولکول‌ها متصل می‌شوند که در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده است.
 برای حساس‌تر کردن این آزمایش، محققان همچنین یک الگوریتم هوش مصنوعی ایجاد کردند که هرگونه نویز پس‌زمینه‌ای را که سایر مواد روی سطوح نانوذرات ممکن است ایجاد کنند، حذف می‌کند. این فرآیند خودکار همچنین امکان تجزیه و تحلیل سریع نمونه‌ها را فراهم می‌کند.
 محققان دریافتند که این آزمایش از حساسیت بالایی برخوردار است به طوری که در 89 درصد از کودکانی که مبتلا به سل بودند، این فناوری به‌طور دقیق سل را تشخیص داد.
 لاکورس گفت: «این نتایج اولیه برای تشخیص سل در اطفال با استفاده از حجم کم خون، از جمله در میان کودکانی که آزمایش‌های معمولی مبتنی بر خلط نتوانسته بود بیماری را در آن‌ها تشخیص دهد، کاملاً امیدوارکننده است. سطح نشانگر‌های زیستی نیز پس از شروع درمان کاهش یافت و پتانسیل آزمایش را به‌عنوان راهی برای نظارت بر پاسخ به درمان برجسته کرد.»
برای توسعه این آزمایش، تولین یک همکاری بین‌المللی شامل 24 سازمان تحقیقاتی مختلف، از جمله دانشگاه واشنگتن، دانشگاه اموری، دانشگاه میامی، دانشگاه ایالتی لوئیزیانا، بیمارستان متدیست هیوستون و همکاران در جمهوری دومینیکن، کینا و ویتنام را رهبری کرد.

منبع: خبرگزاری آریا

کلیدواژه: هوش مصنوعی برای تشخیص وزیکول ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.aryanews.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری آریا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۰۶۱۴۵۰ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

التهاب عامل کلیدی در پیشرفت آرتروز زانو

به گزارش صدای ایران از گجت نیوز، در یک مطالعه جدید محققان خون ۲۰۰ زن سفیدپوست که در ابتدای آزمایش هیچ علائمی از آرتروز زانو نداشتند و بر اساس عوامل خطر سنتی مانند آسیب دیدگی قبلی زانو یا جراحی زانو کم‌خطر در نظر گرفته می‌شدند را مورد بررسی قرار دادند.

سپس آنها با استفاده از یک آزمایش جدید که به دنبال پروتئین‌های موجود در خون برای پیش‌بینی خطر ابتلا به بیماری است، خون همین افراد را تجزیه و تحلیل کردند. بر اساس مقاله منتشر شده در مجله Science Advances در روز جمعه (٧ اردیبهشت)، تنها با بررسی شش پروتئین در خون می‌توان با دقت پیش‌بینی کرد که کدام فرد در طول ۱۰ سال آینده دچار آرتروز زانو خواهد شد.

این آزمایش در برخی موارد می‌تواند تا هشت سال زودتر از اشعه ایکس که در حال حاضر روش تشخیصی استاندارد طلایی برای آرتروز است، بیماری را شناسایی کند. محققان بر این باورند که تشخیص زودهنگام اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا اگرچه برای این بیماری درمانی قطعی وجود ندارد، اقدامات پیشگیرانه‌ای وجود دارد که می‌تواند روند پیشرفت آن را کند کند. این اقدامات شامل حفظ وزن سالم، انجام ورزش کم‌فشار و مصرف دارو‌هایی برای تسکین علائم می‌شود.

تشخیص آرتروز زانو با یک آزمایش خون ساده

تشخیص زودهنگام آرتروز زانو می‌تواند به مثابه یک زنگ خطر عمل کند. به گفته دکتر ویرجینیا بایرز کروس، نویسنده اصلی این مطالعه و استاد دانشکده پزشکی دانشگاه دوک در کارولینای شمالی، این موضوع می‌تواند افراد را به سمت درمان‌های پیشگیرانه سوق دهد. این امر می‌تواند از بروز عوارض بعدی بیماری مانند درد، ناتوانی و نیاز به تعویض مفصل جلوگیری کند.

علاوه بر این، دکتر کروس اشاره می‌کند که روزی شاید این یافته‌ها به دانشمندان در توسعه درمان‌های پیشگیرانه جدید و مؤثرتر برای این بیماری کمک کند. برای مثال چنین درمان‌هایی می‌توانند بر پروتئین‌های موجود در خون که با این بیماری مرتبط هستند، تأثیر بگذارند.

آرتروز زانو شایع‌ترین نوع آرتروز است و بیش از ۳۲.۵ میلیون بزرگسال در ایالات متحده را تحت تاثیر قرار می‌دهد. این بیماری که در ابتدا به‌عنوان یک بیماری فرسودگی و پارگی شناخته می‌شد، زمانی رخ می‌دهد که غضروف داخل مفصل (به‌طور معمول در دست‌ها، لگن و زانو) دچار تخریب شود. این امر باعث می‌شود استخوان زیرین به مرور زمان تغییر کند و منجر به درد، خشکی و تورم شود.

التهاب، عامل کلیدی در پیشرفت آرتروز زانو

با وجود این، شواهد جدید حاکی از آن است که التهاب، نقشی اساسی در آسیب مفصلی ناشی از آرتروز زانو ایفا می‌کند. این بدان معناست که بیومارکر‌ها یا نشانه‌های قابل اندازه‌گیری در بدن وجود دارند که می‌توانند شروع بیماری را سال‌ها پیش از مشاهده آسیب ساختاری با اشعه ایکس هشدار دهند.

در این مطالعه جدید، دکتر کروس و همکارانش دو مجموعه نمونه خون را از گروه شناخته‌شده‌ای از زنان سفیدپوست میانسال در انگلستان که از سال ۱۹۸۹ به‌طور سالانه برای آرتروز زانو مورد بررسی قرار گرفته بودند، تجزیه و تحلیل کردند. تیم تحقیقاتی ۲۰۰ زن از این گروه را انتخاب کرد که از نظر سن و شاخص توده بدنی (BMI) با هم مطابقت داشتند. پس از ۱۰ سال پیگیری، نیمی از این زنان به بیماری آرتروز مبتلا شدند و نیمی دیگر نشدند.

محققان با استفاده از هوش مصنوعی، شش پروتئین را در نمونه‌های خون شناسایی کردند که به نظر می‌رسید نشانگر ابتلا به آرتروز زانو در آینده باشند. این نمونه‌های خون، هشت یا چهار سال قبل از تشخیص بیماری فرد، گرفته شده بودند. پروتئین‌های شناسایی‌شده در ایجاد التهاب و هوموستاز (ایستادگی خونریزی)، که اولین گام در پاسخ بدن به آسیب است نقش دارند.

برای تعیین دقت آزمایش، تیم تحقیقاتی از یک معیار ریاضی به نام مساحت زیر منحنی (AUC) استفاده کرد. امتیاز AUC کمتر یا مساوی ۵۰٪ نشان می‌دهد که یک آزمایش نمی‌تواند بین افراد مبتلا و بدون بیماری تمایز قائل شود.

امتیاز بالاتر از ۷۰٪ عملکرد قابل قبول و بالاتر از ۸۰٪ عالی در نظر گرفته می‌شود. شش پروتئین شناسایی شده در مطالعه جدید، امتیاز AUC برابر با ۷۷٪ را کسب کردند، این در حالی است که امتیاز پیش‌بینی بر اساس سن و شاخص توده بدنی افراد حدود ۵۰٪ و بر اساس درد زانو ۵۷٪ است.

اگرچه نتایج این مطالعه اولیه بسیار امیدوارکننده است، اما به گفته دکتر کروس این آزمایش به این زودی‌ها در کلینیک‌ها قابل استفاده نخواهد بود. تیم تحقیقاتی در حال حاضر باید بررسی کند که آیا این موفقیت در مورد مردان و همچنین افراد با نژاد‌های دیگر نیز قابل تکرار است. لازم به ذکر است که زنان به‌خصوص بعد از ۵۰ سالگی، بیشتر در معرض ابتلا به آرتروز زانو نسبت به مردان هستند.

دکتر کروس اشاره می‌کند پس از تکمیل این مرحله، آزمایش‌های بالینی برای درمان‌های جدید در انتظار ماست. به صورت تئوری، از این بیومارکر‌ها می‌توان برای سنجش کارایی دارو‌های خاص در توقف پیشرفت آرتروز زانو استفاده کرد. در صورت موفقیت‌آمیز بودن این روش در مدل‌های حیوانی، چنین دارو‌هایی می‌توانند روی افرادی که در معرض خطر ابتلا به این بیماری هستند، آزمایش شوند.