Zapostavljene tropske bolesti odnose se na grupu bolesti koje pogađaju milione ljudi širom sveta, često u siromašnim oblastima sveta, a ipak ne dobijaju naučnu pažnju koju zaslužuju. Šistosomijaza je jedna takva bolest – uporna parazitska infekcija koja pogađa oko 250 miliona ljudi u 78 zemalja, posebno u Africi i Latinskoj Americi.
Pošto je šistosomijaza nedovoljno proučavana, poboljšanje dijagnostičkih alata i tretmana je često naknadna misao. Trenutna dijagnostika koja je dostupna za testiranje i lečenje šistosomijaze ne otkriva uvek infekciju u ranim fazama ili kada je infekcija blaga. A krvni testovi često ne mogu da razlikuju aktivne i prošle infekcije. Nedijagnostikovana i nelečena, šistosomijaza može dovesti do ozbiljnih komplikacija bešike ili jetre.
Sada je tim istraživača, uključujući Džesiku Ferli, specijalistu za zarazne bolesti i vanrednog profesora na Medicinskom fakultetu Univerziteta Emori, pronašao načine da otkrije šistosomijazu kada drugi manje osetljivi testovi ne mogu, što dovodi do ranijeg lečenja koji može poboljšati dugoročne rezultate. Njihova otkrića, objavljena u časopisu Naučna translaciona medicina, pokazuju obećanje za razvoj kliničkog testa na antitela koji bi mogao brzo i lako uhvatiti čak i niske nivoe infekcije.
Istraživački tim je koristio mašinsko učenje koje se može tumačiti da odvoji pojedince sa aktivnom infekcijom od onih sa prošlom infekcijom. Upoređivanje zdravih i zaraženih pojedinaca u dve ljudske kohorte iz Brazila i Kenije otkrilo je ranije nekarakteristične potpise aktivne bolesti, koji se mogu koristiti za precizniju dijagnozu.
Aniruddh Sarkar, koautor rada i biomedicinski inženjer na Emori i Tehnološkom institutu Džordžije, prvenstveno fokusira svoje istraživanje na ponašanje fluida na mikro- i nano-skali na elektronskim čipovima. Pošto se sva biologija odvija u tečnostima, a elektronski čipovi funkcionišu na istoj mikroskopskoj skali na kojoj postoje ćelije i biomolekuli, Sarkar se udružio sa Ferlijem kako bi prilagodio svoju stručnost „kako bi ispitao biološke procese na veoma osnovnom nivou“, kako on to kaže.
Ferli i Sarkar su kombinovali svoje znanje o zaraznim bolestima i analitici bioloških podataka na nov i ranije nepriznat način da bi dijagnostikovali šistosomijazu.
„Tradicionalni zlatni standard je mikroskopska vizualizacija jaja parazita šistozoma“, kaže Ferli. „Pogledate pod mikroskopom, a to je veoma dugotrajno. Takođe može propustiti infekciju.“
Saradnjom sa Sarkarom i specijalistom za mašinsko učenje Jishnuom Dasom sa Univerziteta u Pitsburgu, još jednim koautorom na radu, uspeli su da razviju platformu za mašinsko učenje koja bi mogla da identifikuje grupe biomarkera za šistosomijazu koji su imali najviše uvida u to kako bolest razvijena kod određenih pacijenata. Sarkar kaže da će zasnivanje dijagnoze na kvalitetu grupa antitela, a ne na količini jednog markera, omogućiti da se uradi bolji posao pouzdanog ranog otkrivanja bolesti.
„Kada pogledate ove stotine merenja samo ljudskim okom, čak i ako ih nacrtate sa trakastim ili kružnim grafikonima, pronalaženje obrazaca može biti izazovno“, kaže Sarkar. „Izgledaće kao zbrka. Tamo dolaze ove tehnologije. Ona stavlja u fokus deo podataka koji je zaista bitan.“
Konačni cilj istraživača je da povećaju test antitela do tačke gde bi mogao da zameni mnoge druge dijagnostičke tehnike i da se brzo i lako koristi u ruralnim mestima gde je šistosomijaza često najraširenija.
Ferli je optimista da partnerstvo između znanja o zaraznim bolestima i mašinske analize podataka može dati mnogo veći doprinos javnom zdravlju.
„Uvođenje Džišnua i Aniruda u svet zanemarenih zaraznih bolesti omogućilo nam je da iskoristimo njihovu analitičku ekspertizu za kreiranje nove dijagnostike“, kaže Ferli. „I ovo interdisciplinarno partnerstvo pokazuje da nedovoljno proučavanim bolestima poput šistosomijaze možemo dati pažnju koju zaslužuju i pokrenuti iglu na poboljšanju globalnog javnog zdravlja.“
