به گزارش ایرنا، بسیاری از انواع مختلف باکتری ها و ویروس ها میتوانند باعث ذات الریه شوند، اما هیچ راه آسانی برای تعیین اینکه کدام میکروب باعث سینه پهلو یک بیمار خاص می شود وجود ندارد. این عدم قطعیت، انتخاب درمان های مؤثر را برای پزشکان سخت تر می کند، زیرا آنتی بیوتیک هایی که معمولاً برای درمان پنومونی باکتریایی استفاده میشوند به بیماران مبتلا به پنومونی ویروسی کمکی نمی کنند. علاوه بر این ، محدود کردن استفاده از آنتی بیوتیک ها گام مهمی در جهت مهار مقاومت آنتی بیوتیکی است.
چالش اصلی این است که تعداد زيادي پاتوژن مختلف وجود دارد که میتواند منجر به انواع مختلف ذات الریه شود و حتی با گسترده ترین و پیشرفته ترین آزمایش ها، پاتوژن خاصی که باعث بیماری فرد می شود، در نیمی از بیماران قابل شناسایی نیست. اگر یک ذات الریه ویروسی را با آنتی بیوتیک ها درمان کنید، به مقاومت آنتی بیوتیکی کمک می کنید، که مشکل بزرگی است و بیمار بهتر نمی شود.
در مطالعه ای که روی موش ها انجام شده، محققان نشان دادند که حسگرهای آنها می توانند با استفاده از یک آزمایش ساده ادرار، پنومونی باکتریایی و ویروسی را در عرض دو ساعت بطور دقیق تشخیص دهند.
در طراحی حسگر خود، این تیم تحقیقاتی تصمیم گرفت به جای تلاش برای شناسایی خود پاتوژن، بر روی اندازه گیری پاسخ میزبان به عفونت تمرکز کند. عفونت های ویروسی و باکتریایی انواع متمایزی از پاسخ های ایمنی را تحریک می کنند که شامل فعال شدن آنزیم هایی به نام پروتئاز می شود که پروتئین ها را تجزیه می کنند. تیم MIT دریافت که الگوی فعالیت آنزیم ها می تواند بعنوان نشانه ای از عفونت باکتریایی یا ویروسی باشد.
ژنوم انسان بیش از ۵۰۰ پروتئاز را رمزگذاری می کند و بسیاری از آن ها توسط سلول هایی که به عفونت پاسخ می دهند از جمله سلول های تی (T)، نوتروفیل ها و سلول های کشنده طبیعی (NK) استفاده می شود.
تیمی به سرپرستی پوروش خاتری در دانشگاه استنفورد و یکی از نویسندگان مقاله مربوط به این طرح، ۳۳ مجموعه داده عمومی از ژن هایی که در طول عفونت های تنفسی بیان میشوند، را جمع آوری کردند. با تجزیه و تحلیل این داده ها ، خاتری توانست ۳۹ پروتئاز را شناسایی کند که به نظر میرسد واکنش متفاوتی به انواع مختلف عفونت نشان می دهند.
براساس گزارش ستاد توسعه فناوری نانو، باتیا و شاگردانش هم سپس از این داده ها برای ایجاد ۲۰ حسگر مختلف استفاده کردند که میتوانند با آن پروتئازها تعامل داشته باشند. حسگرها از نانوذرات پوشیده شده با پپتیدها تشکیل شده اند که می توانند توسط پروتئازهای خاص شکافته شوند. هر پپتید با یک مولکول گزارشگر برچسب گذاری می شود.
این گزارشگران در نهایت از طریق ادرار دفع می شوند. سپس ادرار را میتوان با طیف سنجی جرمی تجزیه و تحلیل کرد تا مشخص شود کدام پروتئازها در ریه ها (Lung) بیشتر فعال هستند.
محققان حسگرهای خود را در پنج مدل موش مختلف از ذات الریه که در اثر عفونت های استرپتوکوک پنومونیه، کلبسیلا پنومونیه، هموفیلوس آنفولانزا، ویروس آنفولانزا و ویروس ذات الریه موش ها به وجود می آید، آزمایش کردند.
پس از خواندن نتایج آزمایش های ادرار، محققان از یادگیری ماشینی برای تجزیه و تحلیل داده ها استفاده کردند. با استفاده از این رویکرد، آنها توانستند الگوریتم هایی را آموزش دهند که می تواند بین ذات الریه از افراد سالم تمایز قائل شود و همچنین بر اساس آن ۲۰ حسگر، ویروسی یا باکتریایی بودن عفونت را تشخیص دهد.
- 18
- 5
