Sampel darah pasien yang terinfeksi cacing parasit penyebab skistosomiasis mengandung informasi tersembunyi yang menandai berbagai tahap penyakit.

Dalam penelitian yang baru-baru ini dipublikasikan, tim menggunakan pembelajaran mesin untuk mengungkap informasi tersembunyi tersebut dan meningkatkan deteksi dini serta diagnosis infeksi.

Parasit penyebab skistosomiasis menyelesaikan siklus hidupnya pada dua inang – pertama pada siput dan kemudian pada mamalia seperti manusia, anjing, dan tikus.

Telur cacing air tawar masuk ke inang manusia melalui kulit dan beredar ke seluruh tubuh, merusak banyak organ, termasuk hati, usus, kandung kemih, dan uretra.

Ketika larva ini mencapai pembuluh darah yang menghubungkan usus ke hati, mereka tumbuh menjadi cacing dewasa.

Mereka kemudian melepaskan telur yang dikeluarkan saat orang yang terinfeksi buang air besar, melanjutkan siklus penularan.

Karena diagnosis saat ini bergantung pada pendeteksian telur dalam tinja, dokter biasanya melewatkan tahap awal infeksi.

Pada saat telur terdeteksi, pasien telah mencapai stadium lanjut penyakit.

Karena tingkat diagnosisnya rendah, petugas kesehatan masyarakat biasanya memberikan obat praziquantel secara massal kepada populasi di wilayah yang terdampak.

Namun, praziquantel tidak dapat membasmi cacing muda pada tahap awal infeksi, juga tidak dapat mencegah infeksi ulang.

Studi ini memberikan jalan yang jelas untuk meningkatkan deteksi dan diagnosis dini dengan mengidentifikasi informasi tersembunyi dalam darah yang menandakan infeksi tahap awal yang aktif.

Tubuh Anda merespons infeksi skistosomiasis dengan meningkatkan respons imun yang melibatkan beberapa jenis sel imun, serta antibodi yang secara khusus menargetkan molekul yang disekresikan atau terdapat pada cacing dan telur.

Studi ini memperkenalkan dua cara untuk menyaring karakteristik antibodi tertentu yang menandakan infeksi dini.

Yang pertama adalah pengujian yang menangkap profil kuantitatif dan kualitatif respons imun, termasuk berbagai kelas antibodi dan karakteristik yang menentukan bagaimana mereka berkomunikasi dengan sel imun lainnya.

Hal ini memungkinkan tim untuk mengidentifikasi aspek spesifik respons imun yang membedakan pasien yang tidak terinfeksi dari pasien dengan penyakit tahap awal dan akhir.

Kedua, tim peneliti mengembangkan pendekatan pembelajaran mesin baru yang menganalisis antibodi untuk mengidentifikasi karakteristik laten respons imun yang terkait dengan stadium dan tingkat keparahan penyakit.

Peneliti melatih model pada data profil imun dari pasien yang terinfeksi dan tidak terinfeksi serta menguji model pada data yang tidak digunakan untuk pelatihan dan data dari lokasi geografis yang berbeda.

Tim tidak hanya mengidentifikasi biomarker untuk penyakit tersebut tetapi juga mekanisme potensial yang mendasari infeksi.

Mengapa ini penting

Schistosomiasis adalah penyakit tropis terabaikan yang memengaruhi lebih dari 200 juta orang di seluruh dunia, menyebabkan 280.000 kematian setiap tahunnya.

Diagnosis dini dapat meningkatkan efektivitas pengobatan dan mencegah penyakit parah.

Selain itu, tidak seperti banyak metode pembelajaran mesin yang merupakan kotak hitam, pendekatan kami juga dapat ditafsirkan.

Ini berarti pendekatan ini dapat memberikan wawasan tentang mengapa dan bagaimana penyakit berkembang lebih dari sekadar mengidentifikasi penanda penyakit, yang memandu strategi masa depan untuk diagnosis dan pengobatan dini.

Apa yang masih belum diketahui

Tanda-tanda infeksi schistosomiasis yang kami identifikasi tetap stabil di dua wilayah geografis di dua benua.

Penelitian di masa mendatang dapat mengeksplorasi seberapa baik biomarker ini berlaku untuk populasi tambahan.

Lebih jauh, penelitian ini mengidentifikasi mekanisme potensial di balik perkembangan penyakit.

Tim menemukan bahwa respons imun tertentu terhadap protein tertentu pada permukaan cacing menandakan tahap peralihan infeksi.

Memahami bagaimana sistem imun merespons antigen yang belum diteliti ini dapat meningkatkan diagnosis dan pengobatan.

Apa selanjutnya

Selain meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana sistem imun merespons berbagai tahap infeksi, temuan ini mengidentifikasi antigen utama yang dapat membuka jalan untuk merancang pendekatan yang hemat biaya dan efisien untuk diagnosis dan pengobatan.

Langkah ini selanjutnya akan mencakup penerapan strategi ini di lapangan untuk deteksi dini dan pengelolaan penyakit. (kpo)