https://frosthead.com

Teismeliste leiutaja kujundab geneetika ja masinõppe abil mitteinvasiivse allergiaekraani

Üks Ayush Alagi varasemaid mälestusi on see, et hammustatakse india pähklitega šokolaadibaari ja äkki on tema kurgus sügelus.

Enamiku oma lapsepõlvest vältis Kalifornias asuv Santa Clara elanik india pähklite ja muude pähklitega söömist, mis võimalikult hästi ärritust tekitas. Keskkooliaastaks soovisid ta ja ta vanemad kindlalt teada: kas tal oli tõsist toiduallergiat, nagu 32 miljonil teisel ameeriklasel, või oli see lihtsalt toidutundlikkus? Nad otsisid abi allergoloogilt Joseph Hernandezilt Stanfordi ülikoolist.

Hernandez ütles neile, et erinevus allergia ja toidutundlikkuse vahel on tohutu. Toidutundlikkuse korral saab inimene immuunsuse loomiseks aeg-ajalt reaktsiooni käivitava toidu tagasi oma dieeti. Kui olete aga allergiline, võib selle tegemine lõppeda surmaga.

Hernandez soovitas Alagil kõigepealt võtta vereanalüüs ja nahatesti - mõlemad tüüpilised abinõud allergia määramisel, kuid need tulemused polnud vaieldavad, mis oli Alagi jaoks pettumust valmistav, kui ta teadis, et teatud toitude söömine teeb ta haigeks. Virginias McLeanis asuva mittetulundusliku toiduallergia uuringute ja hariduse andmetel on vere- ja nahatestid ülitundlikud ja annavad valepositiivseid tulemusi ligi 50–60 protsenti ajast. Ainus viis tõeliselt teada saada, kas ta oli allergiline või mitte, oli teha suu kaudu väljakutse toidule, kogemus, mis võib olla patsiendile stressi tekitav ja aeg-ajalt traumeeriv. Suukaudse toiduga väljakutse ajal sööb patsient arsti ja õe järelevalve all tunni jooksul kolm väikest kogust kahtlustatavat allergeeni. Seejärel jälgitakse patsienti neli tundi pärast viimast annust, kas sümptomid ilmnevad.

See ei ole mitte ainult meditsiiniteenuse pakkuja jaoks aeganõudev, vaid ka riskantne, eriti lastele. Raske reaktsiooni ilmnemisel tuleb laps võimalikult kiiresti traumapunkti toimetada. Toiduallergia mõjutab umbes kaheksat protsenti lastest ja aastakümnete jooksul on suukaudne toiduga seotud väljakutse olnud tööstusharu standard, vaid üks teadaolev suremus. 2017. aastal suri kolmeaastane laps rutiinse väljakutse ajal, ehmatades allergia uurimise kogukonda.

Õnneks sai Alag teada, et pärast suukaudset toiduprobleemi ei olnud tal tõsist allergiat, vaid tegemist oli lihtsalt lihtsa toidutundlikkusega ning ta suutis koostada plaani, kuidas taastada oma dieedile toit, mis põhjustas talle ärritust. Nüüd saab tema sõnul tellida isegi kašupähklit Pad Thai ilma igasuguste probleemideta.

„Kuna keegi, kes on kogu selle protsessi läbi elanud ja teab, milline võib olla elu muutuv erinevus, võib õigesti klassifitseerida ülitundlikuks ja mitte allergiliseks, motiveeris see mind uurima, kas on olemas viis, kuidas saaksin diagnoosida toiduallergiat, mis on ühtaegu ohutu ja täpsed, ”selgitab Alag.

Alag_Ayush_20190310_104_CA.jpg Alag esitleb Regeneroni teadustalendite otsingus oma DNA-testi toiduallergiate osas. (Chris Ayersi fotograafia / teaduse ja avalikkuse selts)

Pärast oma kogemust otsustas Alag, siis 14-aastane, otsida lahendusi üksi. Sel ajal oli ta koolis õppinud algoritme. Kodus luges ta varasemaid uuringuid, milles tuvastati spetsiifilised geenid, mis on seotud teatud allergiatega. Oma arvutiteaduse vastu ajendatuna lõi ta algoritmi, mis liputab edukalt toiduallergiatega seotud geneetilisi markereid avalikult kättesaadavate andmekogumite abil. (Ta keskendus 18 geneetilisele markerile, mis olid olulised selle suhtes, mida ta tahtis allergiatestidega saavutada.) Teoreetiliselt peate tegema vaid vereproovi ja tema test näitaks, kas teil on teatud aine suhtes allergia või mitte. Geneetiline testimine on välja üldine suund, kuid peamiseks takistuseks on vajadus suurema valimi järele.

Nüüd, kell 17, juhib ta oma ettevõtet nimega Allergezy. (Tema lapsepõlve allergoloog Hernandez on nüüd Allergezy kliiniline partner.) Ta on ka keskkooli seenioride Regeneroni teadustalendi otsingu 40 parima finalisti vahel, mis lõppeb täna õhtul gaalaga, kus võitjad kuulutatakse välja Rahvusmajas. Regeneroni Washingtoni muuseum jagab Regeneroni veebisaidi andmetel kokku 1, 8 miljonit dollarit, mille peaauhind on 250 000 dollarit.

„Need lapsed töötavad projektide kallal, mis võiksid tõeliselt muuta elu kogu maailmas. Ayush'i juhtumil võiks ta aidata parandada diagnoosimist üha suureneval hulgal toiduallergiate all kannatavate inimeste seas, “ütleb Regeneroni (kes oli ka kunagi konkursi finalist) president ja teadusametnik George Yancopoulos meilisõnumis.

Alagi tehnoloogia pole kaugeltki valmis turul; see vajab endiselt palju täpsustamist, mis nõuab rohkem DNA proovide järjestamist ja testimist, et tõestada selle usaldusväärsust ja täpsust. Allergezy sai hiljuti Silicon Valley geeniuuringutega alustaval ettevõttel Illumina 10 000 dollarit toetust, et laiendada andmekogumeid, saada rohkem vereproove ja teha rohkem geneetilist järjestust. (Kõik see ja veel palju muud peab toimuma enne, kui nad lähenevad FDA kinnitamisprotsessile.) Ta on üks üheksast Regeneroni finalistist, kes on patendi taotlenud, märgib Maya Ajmera, teaduse ja avalikkuse ühingu president ja tegevjuht. avaldus e-posti teel.

"Ayush 'masinõppe algoritm, mille abil saab patsiendi vereprofiilist lähtuvalt toiduallergiat ohutult diagnoosida, võib inimeste elule reaalset mõju avaldada, " ütleb Ajmera.

Ja see on täpselt see, mida Alag loodab ühel päeval teha. Ta selgitab, kui suur kergendus on see, kui ta ei ela koos pideva kartusega, et tal võib olla reaktsioon tema ees olevale toidule, ja ta soovib, et teised tunneksid seda sama vabadustunnet.

"See on nüüd palju lihtsam nii mulle kui kogu mu perele ja see on palju parem elustiili muutus, " ütleb Alag.

Kuid üks asi korraga. Esiteks peab ta välja mõtlema, kuhu ta ülikooli läheb.

Teismeliste leiutaja kujundab geneetika ja masinõppe abil mitteinvasiivse allergiaekraani