人工智能系统在危险的疾病变异传播之前发现它们

细菌和病毒不断进化，超越了我们的防御能力，给公共卫生带来了新的挑战。剑桥大学 Noémie Lefrancq 博士领导的研究小组开发了一种新方法来识别这些新出现的威胁。

这种创新系统有望更快地检测传染病变异体，包括那些对抗生素具有抗药性或能够逃避疫苗的变异体。

Lefrancq 博士与微生物基因组学著名专家 Julian Parkhill 教授合作，设计了一种可能彻底改变全球疾病监测的尖端方法。

疾病变异检测背后的科学

新方法利用基因测序监视器病原体的实时演变。

与依赖专家小组来识别变异的传统系统不同，该算法自动绘制遗传变化图，创建病原体的“家谱”。这些树揭示了变异在人群中传播的速度，为发现令人不安的趋势提供了清晰而客观的方法。

“我们的方法提供了一种完全客观的方法，通过分析致病细菌的遗传和在人群中的传播来发现新的致病细菌菌株，”帕克希尔说。

这种自动检测不仅速度更快，而且可以针对各种病原体进行扩展，这使得它在资源有限的环境中具有无价的价值。

及早发现疾病变异

为了证明其实用性，研究人员在百日咳博德特氏菌（百日咳杆菌）上测试了该系统。

最近爆​​发的这种疾病是几十年来最严重的一次，凸显了加强监测的必要性。该技术立即识别出三种以前未检测到的、在人群中传播的新变种。

“鉴于百日咳在许多国家卷土重来，并且出现了耐药菌株，这种方法对于百日咳来说是及时的，”巴斯德研究所的 Sylvain Brisse 教授说。

研究小组还将这项技术应用于导致结核病（TB）的结核分枝杆菌。该分析发现了目前正在传播的两种抗生素耐药性变体，凸显了该方法指导治疗选择的潜力。

“如果我们看到抗生素耐药性变体迅速扩散，我们可以调整处方抗生素来限制其传播，”该报告的资深作者 Henrik Salje 教授解释道。这种适应性可能会改变抗击结核病的斗争，这种疾病每年仍夺去数百万人的生命。

病原体监测的新时代

该方法提供的实时见解具有深远的影响。

在 COVID-19 大流行期间，出现了 Omicron 等新变种，每种变种都使该疾病比以前更具传播性。了解这些进化变化有助于科学家和公共卫生官员领先一步。

“我们的新方法出人意料地快速显示出新的可传播病原体变种是否正在传播，并且它可以应用于大量细菌和病毒，”Lefrancq 博士说。

研究人员预计这项技术将成为综合传染病监测系统的一部分。通过识别能够更容易传播或抵抗的变种治疗，政府可以调整他们的应对措施，从疫苗开发到抗生素建议。

应对全球威胁

病原体的不断进化凸显了对先进监测工具的迫切需要。

基因突变使病毒和细菌能够逃避疫苗或治疗，构成持续的威胁。如果没有强大的监测系统，这些变化可能会导致疾病爆发卫生系统毫无准备。

“这项工作可能会彻底改变政府应对传染病的方式，”萨尔杰说。通过将这种方法集成到现有系统中，公共卫生机构可以采取主动措施，在威胁失控之前遏制威胁。

缩小全球卫生领域的差距

该方法最显着的优点之一是它的可访问性。它只需要来自感染者的少量样本，这使得它在资源匮乏的环境中特别有用。

这些地区往往缺乏广泛监测的基础设施，但面临着最高的传染病负担。

将这项技术纳入全球卫生战略有助于创造公平的竞争环境，确保所有国家都受益于尖端技术。通过及时、有针对性的干预措施，获得的有关疾病变异的见解可以挽救无数生命。

研究的下一步是什么？

该团队计划进一步完善该技术，并探索其在更多病原体中的应用。

通过扩大其范围，他们希望弥补现有的差距监视计划，目前仅限于 COVID-19 和流感等疾病。

“这项工作是公共卫生应对传染病的更大拼图中的重要组成部分，”萨尔杰说。随着该系统的发展，它可能成为全球卫生战略的基石，提供应对新威胁所需的数据。

检测疾病变异的意义

这个非凡的变异检测系统代表了传染病监测的重大飞跃。

通过自动识别变异，它提供了一种更快、更客观且广泛适用的病原体监测工具。

不断演变的病原体带来的挑战需要采取主动、数据驱动的方法，而这项研究提供了成功的强大蓝图。

该研究发表在期刊上自然。

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