Test oddechowy pomoże w diagnozowaniu leiszmaniozy u psów
Leiszmanioza jest chorobą pasożytniczą, która zagraża zarówno zwierzętom, jak i ludziom na terenach Europy, Afryki, Azji i Ameryki Południowej. Przenoszona przez ukąszenie zarażonych moskitów choroba objawia się jako leiszmanioza skórna, która powoduje poważne owrzodzenia skóry, lub jako leiszmanioza trzewna - zagrażająca życiu postać choroby, która atakuje ważne narządy, takie jak śledziona, wątroba i szpik kostny. Psy są głównymi nosicielami pasożyta, a szybkie i dokładne diagnozowanie zakażenia ma kluczowe znaczenie dla ochrony zdrowia zarówno zwierząt, jak i ludzi. Konwencjonalne sposoby diagnozowania leiszmaniozy są jednak często inwazyjne, kosztowne lub dają niejednoznaczne wyniki.
Badanie lotnych biomarkerów
Zespół finansowanego ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie” projektu CANLEISH(odnośnik otworzy się w nowym oknie) miał na celu zbadanie nowych, nieinwazyjnych metod wykrywania leiszmaniozy u psów. Łącząc analizę lotnych związków organicznych, prototyp elektronicznego nosa i analizę danych opartą na sztucznej inteligencji, członkowie konsorcjum projektu opracowali platformę, która może stanowić przełom w diagnostyce weterynaryjnej. „Kluczowym celem prac było poszukiwanie i wykrycie chemicznych śladów psiej leiszmaniozy”, wyjaśnia Violeta Elena Simion, koordynatorka projektu. Korzystając z chromatografii gazowej i spektrometrii mas(odnośnik otworzy się w nowym oknie), naukowcy przeanalizowali lotne związki organiczne występujące w oddechu i sierści psów zarażonych leiszmaniozą. Wyniki badań wskazały istnienie jednego wstępnego biomarkera oddechowego oraz pięciu możliwych biomarkerów związanych z włosami w przypadku leiszmaniozy skórnej, a także dziewięciu biomarkerów oddechowych i czterech biomarkerów włosowych dla postaci trzewnej choroby. Co ciekawe, monooleinian glicerolu występował w obu wariantach choroby, dzięki czemu może być uniwersalnym biomarkerem. Rezultaty prac, które zostały opublikowane na łamach czasopisma naukowego „Analytical and Bioanalytical Chemistry”(odnośnik otworzy się w nowym oknie) wskazują, że analiza lotnych związków organicznych stanowi obiecujący sposób nieinwazyjnej diagnostyki leiszmaniozy i powinna przyczynić się do podejmowania lepszych decyzji klinicznych.
Przenośny prototyp elektronicznego nosa
Aby wykorzystać te odkrycia do opracowania praktycznego narzędzia diagnostycznego, konsorcjum opracowało przenośny elektroniczny nos(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Urządzenie obejmuje osiem czujników gazu, którym towarzyszą czujniki wilgotności, temperatury i przepływu pozwalające na wykrywanie sygnatur LZO u zakażonych zwierząt. Naukowcy wykorzystali prototyp do testowania próbek powietrza wydychanego przez psy, a uzyskane dane zostały przeanalizowane za pomocą platformy oprogramowania ODORA. Choć badania weryfikacyjne objęły jedynie pięć psów, badaczom udało się skutecznie dowieść słuszności koncepcji. „Opracowany przez nasz zespół prototyp jest bardzo obiecujący, ale konieczne jest przeprowadzenie dodatkowych badań, aby w pełni ocenić jego dokładność diagnostyczną i precyzję”, podkreśla Simion.
Zastosowanie sztucznej inteligencji w celu wspomagania decyzji
Zespół projektu CANLEISH opracował oparty na sztucznej inteligencji system wspomagania decyzji umożliwiający interpretowanie danych wyjściowych pochodzących z czujników i rozróżnianie psów zdrowych od zakażonych. Modele uczenia maszynowego zostały przeszkolone na zestawach danych pochodzących od psów w Tunezji, obejmujących profile lotnych związków organicznych wydzielanych z sierści i oddechu. Modele niezawodnie klasyfikowały zwierzęta zakażone i kontrolne, jednak wciąż potrzebne są dalsze badania w celu różnicowania rodzajów oraz różnic geograficznych w występowaniu lotnych związków organicznych.
Zrównoważone rezultaty
Poza rozwojem technologii, zespół projektu CANLEISH położył silny nacisk na budowanie zrównoważonych sieci badawczych w Europie, Afryce, Azji i Ameryce Łacińskiej. Multidyscyplinarne zespoły ekspertów współpracowały w ramach międzynarodowych delegacji, szkoląc nowe pokolenie badaczy w zakresie najnowocześniejszych metod interdyscyplinarnych. Jak uważa Simion: „Największą korzyścią płynącą z projektu CANLEISH jest nie tylko opracowana technologia, ale także stworzenie trwałych sieci badawczych i szkolenie naukowców na początku kariery”. Jednym słowem, zespół projektu położył podwaliny pod weterynaryjne narzędzia diagnostyczne przyszłości - nieinwazyjne, przenośne i przystępne cenowo. Dzięki połączeniu elektronicznego nosa z mobilnymi klinikami, diagnostyka może być prowadzona nawet na odległych obszarach, gdzie dostęp do laboratoriów jest ograniczony. Lekarze weterynarii mogą zostać przeszkoleni w zakresie korzystania z tych narzędzi, dzięki czemu wczesne wykrywanie leiszmaniozy psów stałoby się bardziej powszechne.
