機(jī)器學(xué)習(xí)模型有助于識(shí)別治療結(jié)核病的關(guān)鍵抗生素的耐藥性

結(jié)核病 (TB) 仍然是全球十大主要死因之一，據(jù)報(bào)道，2020 年有超過(guò) 130 萬(wàn)人死亡。該疾病耐藥形式的出現(xiàn)和傳播使結(jié)核病在許多環(huán)境中的控制變得復(fù)雜。增加挑戰(zhàn)的是，治療耐藥結(jié)核病是困難的(2019 年成功率為 57%)、時(shí)間長(zhǎng)(治療可能需要 9-20 個(gè)月)和多方面(治療通常需要多種抗生素，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的副作用) )。

用于治療耐藥結(jié)核病的一類(lèi)關(guān)鍵抗生素是氟喹諾酮類(lèi)藥物，它構(gòu)成了大多數(shù)耐藥結(jié)核病治療方案的支柱。然而，結(jié)核病菌株已進(jìn)化為對(duì)氟喹諾酮類(lèi)藥物產(chǎn)生耐藥性，從而削弱了包括該類(lèi)抗生素在內(nèi)的治療方案的功效。耐藥結(jié)核病患者的最佳治療方案理想情況下是通過(guò)使用藥物敏感性測(cè)試確定的，該測(cè)試可以從表型上確定抗生素對(duì)特定結(jié)核病菌株的功效。然而，這些檢測(cè)在資源匱乏、負(fù)擔(dān)重的環(huán)境中很少見(jiàn)，這意味著這些地區(qū)的個(gè)人無(wú)法接受能夠最好地治療其結(jié)核病的專(zhuān)門(mén)治療。此外，即使它們可用，表型測(cè)試也可能需要長(zhǎng)達(dá) 12 周的時(shí)間才能提供結(jié)果。

耶魯大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院衛(wèi)生政策助理教授 Reza Yaesoubi 和他的研究團(tuán)隊(duì)一直在研究預(yù)測(cè)對(duì)氟喹諾酮類(lèi)藥物耐藥性的模型，這可以加快提供最佳護(hù)理的過(guò)程。研究小組利用在摩爾多瓦共和國(guó)收集的國(guó)家結(jié)核病數(shù)據(jù)，評(píng)估了人口統(tǒng)計(jì)學(xué)和臨床??因素是否可以用作結(jié)核病對(duì)氟喹諾酮類(lèi)藥物耐藥的預(yù)測(cè)因子。他們發(fā)現(xiàn)年齡、地理位置以及結(jié)核病是新發(fā)還是復(fù)發(fā)等信息可以作為耐藥性的可靠預(yù)測(cè)指標(biāo)。然后，他們通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)創(chuàng)建了一個(gè)模型，以估計(jì)患者感染對(duì)氟喹諾酮類(lèi)藥物耐藥的結(jié)核病菌株的概率。

“這些預(yù)測(cè)模型的主要優(yōu)點(diǎn)之一是它們可以部署在護(hù)理點(diǎn)，讓臨床醫(yī)生在等待藥物敏感性測(cè)試結(jié)果的同時(shí)優(yōu)化治療方案，這可能需要長(zhǎng)達(dá) 12 周的時(shí)間，”Yaesoubi 說(shuō).

與目前治療耐藥結(jié)核病的策略(最初假設(shè)對(duì)氟喹諾酮類(lèi)藥物易感性)不同，Yaesoubi 的模型解釋了個(gè)體情況如何影響對(duì)氟喹諾酮類(lèi)藥物耐藥的可能性，以及何時(shí)應(yīng)使用替代抗生素(如 delamanid)。

通過(guò)嚴(yán)格的分析和測(cè)試，研究人員發(fā)現(xiàn)，新模型在為耐藥結(jié)核病患者指定合適的治療方法方面具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上更高的凈收益。Yaesoubi 說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)保證了一個(gè)可以更好地治療結(jié)核病患者的系統(tǒng)。展望未來(lái)，他希望將模型擴(kuò)展到從摩爾多瓦共和國(guó)收集的數(shù)據(jù)之外，以包括其他資源不足、高負(fù)擔(dān)的地區(qū)。

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