https://frosthead.com

Teen Inventor designer ikke-invasiv Allergiskærm ved hjælp af genetik og maskinlæring

En af Ayush Alags tidligste erindringer er at bide i en chokoladestang med cashewnødder og pludselig føle hans hals kløe.

I det meste af hans barndom undgik beboeren i Santa Clara, Californien, at spise noget med cashewnødder og andre nødder, der forårsagede irritation så godt han kunne. I hans mellemskoleår ville han og hans forældre med sikkerhed vide: havde han en alvorlig fødevareallergi, ligesom 32 millioner andre amerikanere, eller var det bare en følsomhed overfor fødevarer? De søgte hjælp fra en allergiker, Joseph Hernandez fra Stanford University.

Hernandez fortalte dem, at forskellen mellem en allergi og en følsomhed over for fødevarer er enorm. I tilfælde af følsomhed overfor fødevarer kan en person langsomt introducere den reaktionsudløsende mad tilbage i deres kost lidt efter lidt for at opbygge immunitet. Hvis du er allergisk, kan det dog resultere i død.

Hernandez anbefalede, at Alag først skulle tage en blodprøve og en hudprøve, begge typiske forholdsregler til bestemmelse af allergier, men disse resultater var uomstrækkelige, hvilket var frustrerende for Alag, da han vidste, at det at spise visse fødevarer gjorde ham syg. Blod- og hudtest er hyperfølsom og producerer falske positive resultater næsten 50 til 60 procent af tiden, ifølge nonprofit Food Allergy Research & Education med base i McLean, Virginia. Den eneste måde at virkelig vide, om han var allergisk, var at udføre en oral mad-udfordring, en oplevelse, der kan være en stressende og lejlighedsvis traumatiserende for patienten. Under en oral madudfordring spiser patienten tre små mængder af det mistænkte allergen i løbet af en time under opsyn af en læge og sygeplejerske. Derefter observeres patienten i fire timer efter den sidste dosis for at se, om der opstår symptomer.

Processen er ikke kun tidskrævende for en medicinsk udbyder, den er også risikabel, især for børn. Hvis der opstår en alvorlig reaktion, skal barnet transporteres til et akut så hurtigt som muligt. Fødevareallergi påvirker cirka otte procent af børnene, og i årtier med mundtlige madudfordringer, der er en branchestandard, har der kun været én rapporteret dødelighed. I 2017 døde en tre-årig under en rutinemæssig udfordring, idet han overraskede allergiforskningen.

Heldigvis lærte Alag, at han ikke havde en alvorlig allergi efter hans mundtlige madudfordring, men snarere en simpel følsomhed over fødevarer, og han var i stand til at lave en plan for at genindføre mad, der plejede at forårsage irritation tilbage i sin diæt. Nu, siger han, kan han endda bestille cashew Pad Thai uden problemer overhovedet.

”Som en person, der har været igennem hele denne proces og ved, hvad en forskel i livsændring, det kan være at korrekt klassificeres som følsom og ikke allergisk, motiverede det mig til at undersøge, om der er en måde, hvorpå jeg kan diagnosticere madallergier, som begge er sikre og præcise, ”forklarer Alag.

Alag_Ayush_20190310_104_CA.jpg Alag præsenterer sin DNA-test for fødevareallergi på Regeneron Science Talent Search. (Chris Ayers Photography / Society for Science & the Public)

Efter hans oplevelse besluttede Alag, dengang 14, at søge efter løsninger alene. På det tidspunkt havde han lært om algoritmer i skolen. Hjemme læste han tidligere undersøgelser, der identificerede specifikke gener forbundet med visse allergier. Drevet af sin interesse i datalogi designede han en algoritme, der med succes markerer genetiske markører knyttet til fødevareallergi ved hjælp af offentligt tilgængelige datasæt. (Han fokuserede på 18 genetiske markører, der var relevante for, hvad han ønskede at opnå med allergitestning.) I teorien er alt, hvad du skulle gøre, at give en blodprøve, og hans test ville indikere, om du har allergi over for et bestemt stof eller ikke. Genetisk testning er den generelle retning, som feltet går mod, men den største hindring, der står i vejen, er et behov for en større prøvestørrelse.

Nu, 17 år, driver han sit eget firma kaldet Allergezy. (Hans barndomsallergist, Hernandez, er nu en klinisk partner med Allergezy.) Han er også top 40-finalist for Regeneron Science Talent Search for seniorskolealdere, der afsluttes i aften med en gala, hvor vindere vil blive annonceret i National Building Museum i Washington, DC Regeneron vil fordele i alt 1, 8 millioner dollars med en toppræmie på $ 250.000 til prisen for den første plads, ifølge webstedet Regeneron.

”Disse børn arbejder på projekter, der virkelig kunne ændre liv rundt om i verden. I Ayush's tilfælde kunne han hjælpe med at forbedre diagnosen for det stigende antal mennesker, der lider af fødevareallergi, ”siger George Yancopoulos, præsident og chef for videnskabelig chef for Regeneron (som også engang var finalist i konkurrencen), i en erklæring via e-mail.

Alags teknologi er langt fra markedsklar; den har stadig brug for meget raffinering, hvilket vil kræve sekventering af flere DNA-prøver og test for at bevise, at det er pålideligt og nøjagtigt. Allergezy modtog for nylig et tilskud på $ 10.000 fra Silicon Valley genetisk forskningsstart Illumina for at udvide datasættene, få flere blodprøver og gøre mere genetisk sekventering. (Alt dette og meget mere skal ske, før de nærmer sig FDA-godkendelsesprocessen.) Han er en af ​​ni Regeneron-finalister, der har ansøgt om et patent, bemærker Maya Ajmera, præsident og administrerende direktør for Society for Science & the Public, i en erklæring via e-mail.

”Ayushs maskinlæringsalgoritme, der med sikkerhed kan diagnosticere en fødevareallergi ud fra en patients blodprofil, har potentialet til at have en reel indflydelse på folks liv, ” siger Ajmera.

Og det er præcis, hvad Alag håber at gøre en dag. Han forklarer, hvor meget en lettelse det er for ham at ikke leve med den konstante frygt for, at han måske har en reaktion på maden foran sig, og han vil bare, at andre skal føle den samme følelse af frihed.

”Det er meget lettere nu for mig og min hele familie, og det er en meget bedre livsstilsændring, ” siger Alag.

Men en ting ad gangen. Først skal han finde ud af, hvor han går på college.

Teen Inventor designer ikke-invasiv Allergiskærm ved hjælp af genetik og maskinlæring