https://frosthead.com

Teen Inventor разрабатывает неинвазивный экран аллергии с использованием генетики и машинного обучения

Одно из самых ранних воспоминаний Аюша Алага - кусать шоколадку с орехами кешью и внезапно почувствовать зуд в горле.

Большую часть своего детства житель Санта-Клары, штат Калифорния, избегал употребления чего-либо с кешью и другими орехами, которые вызывали раздражение как можно лучше. В средние школьные годы он и его родители хотели знать наверняка: была ли у него серьезная пищевая аллергия, как у 32 миллионов других американцев, или это была просто чувствительность к еде? Они обратились за помощью к аллергологу Джозефу Эрнандесу из Стэнфордского университета.

Эрнандес сказал им, что разница между аллергией и пищевой чувствительностью огромна. В случае чувствительности к пище человек может постепенно вводить пищу, вызывающую реакцию, обратно в свой рацион, чтобы постепенно укрепить иммунитет. Однако, если у вас аллергия, это может привести к смерти.

Эрнандес порекомендовал Алагу сначала сдать анализ крови и кожный тест, которые являются типичными мерами при определении аллергии, но эти результаты были неубедительными, что расстроило Алага, когда он узнал, что употребление определенных продуктов делает его больным. Согласно некоммерческим исследованиям и исследованиям в области пищевой аллергии, базирующимся в Маклине, штат Вирджиния, анализы крови и кожи гиперчувствительны и дают ложноположительные результаты почти в 50–60% случаев. Единственный способ по-настоящему узнать, был ли у него аллергия, - это сделать оральный прием пищи, что может быть стрессовым и иногда травмирующим для пациента. Во время перорального приема пищи пациент съедает три небольших количества подозреваемого аллергена в течение часа под наблюдением врача и медсестры. Затем пациента наблюдают в течение четырех часов после последней дозы, чтобы увидеть, появляются ли симптомы.

Это не только трудоемкий процесс для медицинского работника, но и рискованный, особенно для детей. Если происходит серьезная реакция, ребенка нужно как можно скорее доставить в отделение неотложной помощи. Пищевая аллергия затрагивает приблизительно восемь процентов детей, и за десятилетия проблем с пищевыми продуктами в устной форме, являющихся отраслевым стандартом, был зарегистрирован только один случай смерти. В 2017 году трехлетний ребенок умер во время обычного испытания, что поразило сообщество исследователей аллергии.

К счастью, Алаг узнал, что у него не было серьезной аллергии после перорального приема пищи, а, скорее, простой чувствительности к еде, и он смог составить план повторного введения пищи, которая вызывала у него раздражение обратно в его диету. Теперь, по его словам, он может даже без проблем заказать кешью Pad Thai.

«Как человек, который прошел через весь этот процесс и знает, как изменить жизнь к лучшему, можно правильно классифицировать ее как сенсибилизированную, а не аллергическую, я побудил меня исследовать, есть ли способ диагностировать пищевую аллергию, которая является безопасной. и точный », объясняет Алаг.

Alag_Ayush_20190310_104_CA.jpg Алаг представляет свой ДНК-тест на аллергию на пищу в Regeneron Science Talent Search. (Фотография Криса Айерса / Общество науки и общественности)

После своего опыта Алаг, которому тогда было 14 лет, решил самостоятельно искать решения. В то время он изучал алгоритмы в школе. Дома он читал предыдущие исследования, которые идентифицировали определенные гены, связанные с определенными аллергиями. Руководствуясь своим интересом к информатике, он разработал алгоритм, который успешно отмечает генетические маркеры, связанные с пищевой аллергией, используя общедоступные наборы данных. (Он сосредоточился на 18 генетических маркерах, которые имели отношение к тому, чего он хотел достичь с помощью тестирования на аллергию.) Теоретически, все, что вам нужно сделать, это дать образец крови, и его тест покажет, есть ли у вас аллергия на определенное вещество или не. Генетическое тестирование - это общее направление, в котором движется поле, но основным препятствием, которое стоит на пути, является необходимость увеличения размера выборки.

Сейчас, в 17 лет, он руководит собственной компанией под названием Allergezy. (Его аллерголог детства, Эрнандес, в настоящее время является клиническим партнером Allergezy.) Он также входит в число 40 лучших финалистов программы Regeneron Science Talent Search для старшеклассников, которая завершается сегодня вечером торжественным приемом, где победители будут объявлены в Национальном здании Музей в Вашингтоне, округ Колумбия, Regeneron распределит в общей сложности 1, 8 миллиона долларов США с главным призом в 250 тысяч долларов США за первое место, согласно веб-сайту Regeneron.

«Эти дети работают над проектами, которые действительно могут изменить жизнь людей во всем мире. В случае Аюша он мог бы помочь улучшить диагностику для растущего числа людей, страдающих пищевой аллергией », - говорит Джордж Янкопулос, президент и главный научный сотрудник Regeneron (который также когда-то был финалистом конкурса), в своем заявлении по электронной почте.

Технология Alag далеко не готова к рынку; для этого все еще нужно много доработать, что потребует упорядочения большего количества образцов ДНК и тестирования, чтобы доказать, что это надежно и точно. Аллергези недавно получил грант в размере 10 000 долларов от стартапа генетических исследований Силиконовой долины Illumina для расширения наборов данных, получения большего количества образцов крови и проведения большего генетического секвенирования. (Все это и многое другое должно произойти, прежде чем они подойдут к процессу одобрения FDA.) Он является одним из девяти финалистов Regeneron, которые подали заявку на патент, отмечает Майя Аджмера, президент и генеральный директор Общества науки и общественности, в заявление по электронной почте.

«Алгоритм машинного обучения Аюша, который может безопасно диагностировать пищевую аллергию по профилю крови пациента, может оказать реальное влияние на жизнь людей», - говорит Аджмера.

И это именно то, что Алаг надеется сделать когда-нибудь. Он объясняет, какое большое облегчение для него - не жить с постоянным страхом, что у него может быть реакция на еду перед ним, и он просто хочет, чтобы другие чувствовали то же самое чувство свободы.

«Теперь мне и моей семье стало намного проще, и это намного лучше, изменило образ жизни», - говорит Алаг.

Но по одной за раз. Во-первых, он должен выяснить, куда он собирается поступить в колледж.

Teen Inventor разрабатывает неинвазивный экран аллергии с использованием генетики и машинного обучения