ИИ и количественная масс-спектрометрия предскажут исход заболевания COVID-19
Исследователи из Сколтеха и Университета Макгилла и их коллеги обучили искусственный интеллект предсказывать вероятность выживания пациентов с COVID-19, поступающих в реанимацию.
Алгоритм машинного обучения смог верно предсказать выживание больных с вероятностью 92% на основании измерения концентрации 15 биомолекул (10 белков и 5 метаболитов) в плазме крови методом таргетной масс-спектрометрии. Результаты исследования имеют значение для сортировки пациентов в условиях недостаточности медперсонала и оборудования, когда врачи вынуждены решать, кто из одновременно поступивших пациентов получит приоритет при проведении реанимационных мероприятий.
"Когда инфраструктура госпиталя перегружена, врачам необходимы методы дополнительной оценки степени тяжести состояния пациентов и прогнозирования возможных осложнений. Получив такую дополнительную информацию, например за счёт омиксных данных, врач может оптимизировать стратегию оказания помощи и более своевременно проводить необходимые реанимационные мероприятия пациентам, у которых самые высокие риски. Как раз для этого и предназначено наше решение: искусственный интеллект помогает провести оценку степени тяжести пациента на основании омиксных данных по образцам крови и предсказать возможные осложнения, вплоть до летального исхода", — говорит профессор Евгений Николаев из Центра молекулярной и клеточной биологии.
Евгений Николаев и его коллеги исследовали мультиомиксные данные по нескольким стам пациентов, исход болезни которых известен и у которых брали кровь при поступлении в реанимацию, а также на вторые и седьмые сутки. За счёт этого у каждого больного был измерен его подробный протеомный и метаболомный профиль, то есть уровни потенциальных биомаркеров в плазме крови. "Мы также рассмотрели уровни метаболитов — эти малые молекулы, продукты обмена веществ, тоже имеют предсказательную силу. В итоге отобрали набор из 10 белков и 5 метаболитов, по которым алгоритм искусственного интеллекта может весьма точно предсказывать выживание пациента уже на момент его поступления в реанимацию", — комментирует Николаев, добавляя, что такое предсказание вовсе не исключает возможности субъективного решения со стороны врача.
"Набор белков-маркеров, который мы определили, был валидирован на независимых данных из европейских клиник Шарите и Инсбрука, и на этой выборке наша модель тоже показала хорошую точность (более 80%) прогнозирования летального исхода у пациентов", - рассказал старший научный сотрудник Сколтеха Алексей Кононихин.
Лаборатория масс-спектрометрии, которой руководит Николаев, разрабатывает оборудование и методы для масс-спектрометрии в приложении к разным областям науки, в первую очередь биологии и медицине. Ранее коллектив лаборатории предложил масс-спектрометрический метод для быстрого и надёжного обнаружения коронавируса.
Помимо учёных из Сколтеха и Университета Макгилла, в работе принимали участие исследователи из Лейденского университета и компании MRM Proteomics Inc.
