2023. 09. 06. - 10:10
Előbb megtalálja a vírusokat egy új mesterséges intelligencia-módszer
Optikát és mesterséges intelligenciát használ a vírusok gyorsabb megtalálására egy újonnan kifejlesztett módszer.
Optika és mesterséges intelligencia alkalmazásával igyekeznek hamarabb megtalálni a vírusokat a kutatók.
A Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem (UCLA) Ozcan Laboratóriumában kifejlesztették a vírusplakk-vizsgálat automatizált változatát – ez egy aranystandard módszer a vírusok kimutatására és mennyiségi meghatározására.
Az új megoldás time-lapse holografikus képalkotást és mély tanulást alkalmaz azért, hogy nagymértékben csökkentse a detektálási időt, kiküszöbölje a festést és a kézi számlálást. Ez az előrelépés elősegítheti az új vakcinák és vírusellenes gyógyszerek fejlesztésének egyszerűsítését.
„A kimutatási idő lerövidítésével a hagyományos vírusplakk-vizsgálatokhoz képest ez a technika elősegítheti a vakcina- és gyógyszerfejlesztési kutatások felgyorsítását, azzal, hogy jelentősen csökkenti a szükséges kimutatási időt és teljesen kiküszöböli a kémiai festést és a kézi számlálást – magyarázta Li. - Új vírusjárvány esetén vakcinákat vagy vírusellenes kezeléseket lehetne kifejleszteni, tesztelni, egyúttal jelentősen felgyorsított ütemben elérhetővé tenni a nyilvánosság számára, ami gyorsabb reakcióidőt eredményezne a vírusok által kiváltott egészségügyi vészhelyzetekre.” Olvasd el: Segíthet felismerni a vírusokat a mesterséges intelligencia, mielőtt elterjednének
Előbb megtalálja a vírusokat egy új mesterséges intelligencia-módszer
Bár a vírusplakk vizsgálat költséghatékony módszer a vírus fertőzőképességének felmérésére és a mintában lévő vírus mennyiségének meghatározására, a végrehajtása meglehetősen időigényes.
A mintákat először hígítják, majd hozzáadják a tenyésztett sejtekhez. Ha a vírus elpusztítja a fertőzött sejteket, egy sejtmentes régió – plakk – alakul ki. A szakértők ezután manuálisan megszámolják a festett plakkképző egységeket (PFU), amely folyamat hajlamos a festődési rendellenességekre és az emberi számlálási hibákra. Olvasd el: Mesterséges intelligencia segít a koronavírus utáni tüdőbetegség feltérképezésében
Az új, foltmentes automata vírusplakk-vizsgáló rendszer a kézi plakkszámlálást egy lencsementes, holografikus képalkotó rendszerre cseréli, amely leképezi a PFU-k spatiotemporális jellemzőit az inkubáció során. Ezután a kutatók egy mély tanulási algoritmust használnak a PFU-k észlelésére, osztályozására és lokalizálására a megfigyelt változások alapján.
Rendszerük hatékonyságának bemutatása érdekében a szakemberek a tenyésztett sejteket vesicularis stomatitis vírussal fertőzték meg.
Mindössze 20 órás inkubáció után az automatizált rendszer a vírusos PFU-k több mint 90 százalékát hamis pozitív eredmény nélkül észlelte. Ez sokkal gyorsabb volt, mint a hagyományos plakk-teszt, amely ennél a vírusnál 48 órás inkubációt igényel.
A kutatók automatizált megközelítést alkalmaztak az 1-es típusú herpes simplex vírusra és az encephalomyocarditis vírusra is. Ezek esetében még rövidebb inkubációs időket mutattak ki, átlagosan körülbelül 48, illetve 20 órát megtakarítva.
A kutatók jelezték, hogy egyetlen időpontban sem észleltek téves pozitív eredményeket.
Ezen túlmenően - mivel a rendszer képes azonosítani az egyes PFU-kat korai növekedésük során, még a PFU-klaszterek kialakulása előtt - a hagyományos megközelítéseknél nagyjából 10-szer magasabb víruskoncentrációjú vírusminták elemzésére is használható.
„Ami a következő lépéseket illeti, az egyetem kutatói javítják rendszertervezésüket, hogy tovább növeljék annak érzékenységét és specifitását a különböző típusú vírusokkal szemben. Ezzel megnyitják az utat a laboratóriumi és ipari környezetben történő, széles körű alkalmazáshoz" - mondta Li.
Hozzátette: vizsgálják ezen technika további lehetséges alkalmazásait a virológiai kutatásban a vírusellenes gyógyszerek nagy áteresztőképességű és költséghatékony szűrése érdekében.
L.A.
