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Inventor adolescente projeta tela de alergia não invasiva usando genética e aprendizado de máquina

Uma das primeiras lembranças de Ayush Alag é morder uma barra de chocolate com castanha de caju e de repente sentir a garganta dele ficar coçando.

Durante a maior parte de sua infância, o morador de Santa Clara, na Califórnia, evitou comer qualquer coisa com castanhas de caju e outras nozes que causaram irritação o melhor que pôde. Em seus anos de ensino médio, ele e seus pais queriam saber com certeza: ele tinha uma séria alergia alimentar, como 32 milhões de outros americanos, ou era apenas uma sensibilidade alimentar? Eles procuraram a ajuda de um alergista, Joseph Hernandez, da Universidade de Stanford.

Hernandez disse-lhes que a diferença entre uma alergia e uma sensibilidade alimentar é enorme. No caso da sensibilidade alimentar, uma pessoa pode lentamente introduzir o alimento que dispara a reação de volta à sua dieta, pouco a pouco, para construir a imunidade. Se você é alérgico, no entanto, isso pode resultar em morte.

Hernandez recomendou que Alag primeiro fizesse um exame de sangue e um teste cutâneo, medidas típicas na determinação de alergias, mas esses resultados eram inconclusivos, o que era frustrante para Alag quando ele sabia que comer certos alimentos o deixava doente. Testes de sangue e pele são hipersensíveis e produzem falsos positivos em quase 50% a 60% das vezes, de acordo com a organização sem fins lucrativos Food Allergy Research & Education, com sede em McLean, Virgínia. A única maneira de realmente saber se ele era alérgico ou não era fazer um desafio alimentar oral, uma experiência que pode ser estressante e ocasionalmente traumatizante para o paciente. Durante um desafio alimentar oral, o paciente ingere três pequenas quantidades do alérgeno suspeito ao longo de uma hora sob a supervisão de um médico e enfermeiro. Em seguida, o paciente é observado por quatro horas após a última dose para verificar se os sintomas ocorrem.

Não só o processo é demorado para um médico, também é arriscado, especialmente para crianças. Se ocorrer uma reação grave, a criança precisará ser transportada para uma sala de emergência o mais rápido possível. Alergias alimentares afetam aproximadamente oito por cento das crianças, e em décadas de desafios alimentares orais sendo um padrão da indústria, houve apenas uma fatalidade relatada. Em 2017, uma criança de três anos morreu durante um desafio de rotina, assustando a comunidade de pesquisa de alergia.

Felizmente, Alag ficou sabendo que não tinha uma alergia grave após o desafio alimentar oral, mas sim uma simples sensibilidade alimentar, e conseguiu fazer um plano para reintroduzir alimentos que costumavam causar irritação em sua dieta. Agora, ele diz, ele pode até encomendar o caju Pad Thai sem nenhum problema.

“Como alguém que passou por todo esse processo e sabe que diferença pode mudar corretamente como sensível e não alérgica, isso me motivou a pesquisar se há uma maneira de diagnosticar alergias alimentares que sejam seguras. e preciso ”, explica Alag.

Alag_Ayush_20190310_104_CA.jpg Alag apresenta seu teste de DNA para alergias alimentares na Regeneron Science Talent Search. (Chris Ayers Photography / Sociedade para a Ciência e o Público)

Depois de sua experiência, Alag, então com 14 anos, decidiu procurar soluções por conta própria. Na época, ele estava aprendendo sobre algoritmos na escola. Em casa, ele estava lendo estudos anteriores que identificaram genes específicos associados a certas alergias. Impulsionado por seu interesse em ciência da computação, ele desenvolveu um algoritmo que sinaliza com sucesso marcadores genéticos ligados a alergias alimentares usando conjuntos de dados publicamente disponíveis. (Ele se concentrou em 18 marcadores genéticos que eram relevantes para o que ele queria alcançar com o teste de alergia.) Em teoria, tudo que você precisa fazer é dar uma amostra de sangue e seu teste indicaria se você tem alergia a uma determinada substância ou não. O teste genético é a direção geral que o campo está tomando, mas o maior obstáculo que fica no caminho é a necessidade de um tamanho de amostra maior.

Agora, aos 17 anos, ele dirige sua própria empresa chamada Allergezy. (Seu alergista de infância, Hernandez, agora é um parceiro clínico da Allergezy.) Ele também é um dos 40 finalistas da Regeneron Science Talent Search para alunos do ensino médio, que conclui hoje à noite com uma gala, onde os vencedores serão anunciados no National Building. Museu em Washington, DC A Regeneron distribuirá um total de US $ 1, 8 milhão com um prêmio de US $ 250.000 para o primeiro lugar, de acordo com o site da Regeneron.

“Essas crianças estão trabalhando em projetos que podem realmente mudar vidas ao redor do mundo. No caso de Ayush, ele poderia ajudar a melhorar o diagnóstico para o crescente número de pessoas que sofrem de alergias alimentares ”, diz George Yancopoulos, presidente e diretor científico da Regeneron (que também já foi finalista da competição), em um comunicado via e-mail.

A tecnologia da Alag está longe de estar pronta para o mercado; ele ainda precisa de muito refino, o que exigirá o sequenciamento de mais amostras de DNA e testes para provar que ele é confiável e preciso. A Allergezy recebeu recentemente uma doação de US $ 10.000 da startup de pesquisa genética do Vale do Silício, a Illumina, para expandir os conjuntos de dados, obter mais amostras de sangue e fazer mais sequenciamento genético. (Tudo isso e muito mais precisam acontecer antes que eles se aproximem do processo de aprovação da FDA.) Ele é um dos nove finalistas da Regeneron que pediram uma patente, observa Maya Ajmera, presidente e CEO da Society for Science & the Public, em uma declaração via email.

“O algoritmo de aprendizado de máquinas de Ayush, que pode diagnosticar com segurança uma alergia alimentar a partir do perfil sanguíneo de um paciente, tem o potencial de causar um impacto real na vida das pessoas”, diz Ajmera.

E é exatamente isso que Alag espera fazer algum dia. Ele explica o quanto é um alívio para ele não viver com o medo constante de que ele possa ter uma reação à comida na frente dele, e ele só quer que os outros sintam a mesma sensação de liberdade.

"É muito mais fácil agora para mim e para toda a minha família, e é uma mudança de estilo de vida muito melhor", diz Alag.

Mas uma coisa de cada vez. Primeiro, ele tem que descobrir onde vai para a faculdade.

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