https://frosthead.com

Teen Inventor σχεδιάζει μη επεμβατική οθόνη αλλεργίας χρησιμοποιώντας γενετική και μηχανική μάθηση

Μία από τις πρώτες αναμνήσεις του Ayush Alag είναι να δαγκώσει σε ένα μπαρ σοκολάτας με καρύδια καρύου και ξαφνικά να αισθανθεί το λαιμό του να πάρει φαγούρα.

Για το μεγαλύτερο μέρος της παιδικής του ηλικίας, ο Santa Clara, κάτοικος της Καλιφόρνιας, αποφεύγει να τρώει οτιδήποτε με κάσιους και άλλα καρύδια που προκάλεσαν ερεθισμό όσο καλύτερα μπορούσε. Με τα χρόνια της μέσης εκπαίδευσης του, ο ίδιος και οι γονείς του ήθελαν να γνωρίζουν σίγουρα: Έχει μια σοβαρή τροφική αλλεργία, όπως 32 εκατομμύρια άλλοι Αμερικανοί, ή ήταν απλώς μια ευαισθησία στα τρόφιμα; Ζήτησαν τη βοήθεια ενός αλλεργιολόγο, Joseph Hernandez του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ.

Ο Hernandez τους είπε ότι η διαφορά μεταξύ της αλλεργίας και της ευαισθησίας στα τρόφιμα είναι τεράστια. Στην περίπτωση ευαισθησίας στα τρόφιμα, ένα άτομο μπορεί αργά να εισάγει το τρόφιμο που προκαλεί την αντίδραση πίσω στη διατροφή του σιγά σιγά για να χτίσει ανοσία. Εάν είστε αλλεργικοί, ωστόσο, κάτι τέτοιο θα μπορούσε να οδηγήσει σε θάνατο.

Ο Hernandez συνέστησε στον Alag να κάνει πρώτα μια εξέταση αίματος και μια δερματική δοκιμή, και τα δύο τυπικά μέτρα για τον προσδιορισμό των αλλεργιών, αλλά αυτά τα αποτελέσματα ήταν ασαφή, γεγονός που ήταν απογοητευτικό για τον Alag, όταν γνώριζε ότι τρώγοντας ορισμένες τροφές τον έπληξε. Οι εξετάσεις αίματος και δέρματος είναι υπερ-ευαίσθητες και προκαλούν ψευδώς θετικά αποτελέσματα κατά 50 με 60 τοις εκατό του χρόνου, σύμφωνα με την μη κερδοσκοπική έρευνα για την τροφική αλλεργία που εδρεύει στο McLean της Βιρτζίνια. Ο μόνος τρόπος για να γνωρίζουμε πραγματικά αν ήταν αλλεργικός ή όχι ήταν να κάνει μια προφορική διατροφή πρόκληση, μια εμπειρία που μπορεί να είναι μια αγχωτική και περιστασιακά τραυματική για τον ασθενή. Κατά τη διάρκεια προφορικής πρόκλησης τροφής, ο ασθενής τρώει τρεις μικρές ποσότητες του ύποπτου αλλεργιογόνου μέσα σε μια ώρα υπό την επίβλεψη ενός γιατρού και νοσοκόμου. Στη συνέχεια ο ασθενής παρατηρείται για τέσσερις ώρες μετά την τελευταία δόση για να διαπιστώσει εάν εμφανίζονται συμπτώματα.

Δεν είναι μόνο η διαδικασία χρονοβόρα για έναν ιατρικό πάροχο, είναι επίσης επικίνδυνο, ειδικά για τα παιδιά. Σε περίπτωση σοβαρής αντίδρασης, το παιδί θα πρέπει να μεταφερθεί σε αίθουσα έκτακτης ανάγκης το συντομότερο δυνατό. Οι τροφικές αλλεργίες επηρεάζουν περίπου το 8% των παιδιών και στις δεκαετίες των προκλήσεων που σχετίζονται με τις τροφές από το στόμα είναι βιομηχανικό πρότυπο, υπήρξε μόνο ένας αναφερόμενος θάνατος. Το 2017, ένα τρίχρονο πέθανε κατά τη διάρκεια μιας πρόκλησης ρουτίνας, προκαλώντας την καταπληκτική ερευνητική κοινότητα των αλλεργιών.

Ευτυχώς, ο Alag έμαθε ότι δεν είχε μια σοβαρή αλλεργία μετά την προφορική διατροφή του, αλλά μάλλον μια απλή ευαισθησία στα τρόφιμα, και ήταν σε θέση να κάνει ένα σχέδιο για να επαναφέρει τα τρόφιμα που τον προκαλούσαν τον ερεθισμό πίσω στη διατροφή του. Τώρα, λέει, μπορεί να παραγγείλει ακόμη και το Pad Thai, χωρίς κανένα πρόβλημα.

"Ως κάποιος που έχει περάσει όλη αυτή τη διαδικασία και ξέρει τι μπορεί να είναι σωστά ταξινομημένη ως ευαισθητοποιημένη και μη αλλεργική διαφορά που αλλάζει τη ζωή, με ώθησε να διερευνήσω εάν υπάρχει ένας τρόπος που μπορώ να διαγνώσω τροφικές αλλεργίες που είναι και οι δύο ασφαλείς και ακριβείς "εξηγεί ο Alag.

Alag_Ayush_20190310_104_CA.jpg Ο Alag παρουσιάζει το τεστ DNA του για τροφικές αλλεργίες στο Regeneron Science Talent Search. (Chris Ayers Φωτογραφία / Κοινωνία για την Επιστήμη και το κοινό)

Μετά την εμπειρία του, ο Alag, τότε 14 ετών, αποφάσισε να αναζητήσει λύσεις μόνος του. Τότε, είχε μάθει για αλγορίθμους στο σχολείο. Στο σπίτι, διάβαζε προηγούμενες μελέτες που αναγνώρισαν συγκεκριμένα γονίδια που σχετίζονται με ορισμένες αλλεργίες. Με γνώμονα το ενδιαφέρον του για την επιστήμη των υπολογιστών, σχεδίασε έναν αλγόριθμο που επιτυγχάνει με επιτυχία γενετικούς δείκτες που συνδέονται με τροφικές αλλεργίες χρησιμοποιώντας δημόσια διαθέσιμα σύνολα δεδομένων. (Έχει επικεντρωθεί σε 18 γενετικούς δείκτες που σχετίζονταν με αυτό που θέλησε να επιτύχει με τη δοκιμή αλλεργίας.) Θεωρητικά, το μόνο που θα έπρεπε να κάνετε είναι να δώσετε ένα δείγμα αίματος και η δοκιμή του θα έδειχνε αν έχετε αλλεργίες σε μια συγκεκριμένη ουσία ή δεν. Οι γενετικές δοκιμές είναι η γενική κατεύθυνση που ακολουθεί ο τομέας, αλλά το κύριο εμπόδιο που αντιμετωπίζει είναι η ανάγκη για ένα μεγαλύτερο μέγεθος δείγματος.

Τώρα, στις 17, τρέχει τη δική του εταιρεία που ονομάζεται Allergezy. (Ο αλλεργιολόγος της παιδικής ηλικίας, Hernandez, είναι πλέον κλινικός συνεργάτης με τον Allergezy.) Είναι επίσης κορυφαίος 40 φιναλίστ για το Regeneron Science Talent Search για τους ηλικιωμένους γυμνασίου, το οποίο ολοκληρώνεται απόψε με ένα γκαλά, όπου οι νικητές θα ανακοινωθούν στο National Building Μουσείο στην Ουάσινγκτον, η Regeneron θα διανείμει συνολικά 1, 8 εκατομμύρια δολάρια με κορυφαίο βραβείο 250.000 δολαρίων για το πρώτο βραβείο, σύμφωνα με την ιστοσελίδα του Regeneron.

"Αυτά τα παιδιά δουλεύουν σε έργα που θα μπορούσαν πραγματικά να αλλάξουν ζωές σε όλο τον κόσμο. Στην περίπτωση του Ayush, θα μπορούσε να βοηθήσει στη βελτίωση της διάγνωσης για τον αυξανόμενο αριθμό ατόμων που πάσχουν από τροφικές αλλεργίες ", λέει ο George Georgios Yancopoulos, πρόεδρος και επικεφαλής επιστημονικός υπεύθυνος του Regeneron (ο οποίος ήταν και κάποτε φιναλίστ του διαγωνισμού).

Η τεχνολογία του Alag δεν είναι πλέον έτοιμη για την αγορά. εξακολουθεί να χρειάζεται πολλή εξευγενισμό, η οποία θα απαιτεί την ανάλυση περισσότερων δειγμάτων DNA και τη δοκιμή για να αποδειχθεί ότι είναι αξιόπιστη και ακριβής. Το Allergezy έλαβε πρόσφατα μια επιχορήγηση ύψους 10.000 δολαρίων από την εκκίνηση Illumina για τη γενετική έρευνα του Silicon Valley για να επεκτείνει τα σύνολα δεδομένων, να αποκτήσει περισσότερα δείγματα αίματος και να κάνει περισσότερη γενετική αλληλουχία. (Όλα αυτά και πολλά άλλα πρέπει να συμβούν πριν προσεγγίσουν τη διαδικασία έγκρισης της FDA.) Είναι ένας από τους εννέα φιναλίστ Regeneron που έχουν υποβάλει αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, σημειώνει η Maya Ajmera, πρόεδρος και διευθύνων σύμβουλος της Εταιρείας Επιστημών και του κοινού, μια δήλωση μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου.

"Ο αλγορίθμων μηχανικής μάθησης του Ayush, ο οποίος μπορεί να διαγνώσει με ασφάλεια μια τροφική αλλεργία από το προφίλ αίματος ενός ασθενούς, έχει τη δυνατότητα να έχει πραγματικό αντίκτυπο στη ζωή των ανθρώπων", λέει ο Ajmera.

Και ακριβώς αυτό που ο Alag ελπίζει να κάνει κάποια μέρα. Εξηγεί πόσο ανακούφιση είναι για αυτόν να μην ζει με τον συνεχή φόβο ότι μπορεί να έχει αντίδραση στο φαγητό μπροστά του και θέλει απλώς τους άλλους να αισθάνονται την ίδια αίσθηση ελευθερίας.

"Είναι πλέον πολύ πιο εύκολο για μένα και όλη μου την οικογένεια και είναι πολύ καλύτερη αλλαγή στον τρόπο ζωής", λέει ο Alag.

Αλλά, ένα πράγμα κάθε φορά. Πρώτον, πρέπει να υπολογίσει πού πηγαίνει στο κολλέγιο.

Teen Inventor σχεδιάζει μη επεμβατική οθόνη αλλεργίας χρησιμοποιώντας γενετική και μηχανική μάθηση