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Lo studio scopre le miscele tossiche dell'agente inquinante di aria collegate ai risultati difficili di asma di infanzia

I ricercatori alla scuola di medicina di Icahn al monte Sinai hanno sviluppato un algoritmo di apprendimento automatico novello e lo hanno usato per identificare le miscele precedentemente sconosciute degli inquinanti atmosferici tossici che sembrano essere collegati più successivamente ai risultati difficili di asma nella vita di un bambino.

Lo studio ha esaminato l'esposizione iniziale a dozzine di agenti inquinanti potenzialmente con esperienza da 151 bambino con delicato ai moduli severi della malattia. Mentre alcuni casi potrebbero essere collegati ad una persona, l'agente inquinante di aria stabilito, altri è sembrato essere collegato alle miscele degli agenti inquinanti che non erano stati associati mai con asma. I risultati e una descrizione di nuovo algoritmo sono stati descritti in un articolo nel giornale di ricerca clinica.

“L'asma è una le malattie più prevalenti che pregiudicano i bambini negli Stati Uniti. In questo studio, abbiamo elaborato una lista degli inquinanti atmosferici che un bambino piccolo può essere esposto a quella latta piombo ai problemi più a lungo termine con asma,„ ha detto Supinda Bunyavanich, MD, MPH, MPhil, professore di pediatria e di scienze genomiche e del genetica, al monte Sinai di Icahn e ad un autore senior dello studio. “I nostri risultati mostrano come la persona respirante e le combinazioni di agenti inquinanti possono piombo ai risultati difficili di asma. Speriamo quello che ha una visualizzazione più completa e più olistica di inquinamento atmosferico possiamo l'un giorno potere diminuire le probabilità che i bambini saranno caricati da asma.„

Pregiudicando circa sette per cento dei bambini negli Stati Uniti, l'asma è un'affezione polmonare che può indurre la gente ad ansare, soffre la tenuta del torace ed i periodi della tosse. Sebbene parecchi studi abbiano indicato che diversi inquinanti atmosferici tossici respiranti, o “sostanze tossiche dell'aria„, aumenti le probabilità che un bambino può soffrire da asma, poco è conosciuto circa che cosa accade quando gli agenti inquinanti si mescolano.

In questo studio, i ricercatori hanno usato un algoritmo di apprendimento automatico novello per trovare che 18 diversi prodotti chimici possono essere collegati più successivamente ai risultati difficili di asma nella vita. Specificamente, hanno esaminato se un bambino ha avuto bisogno del farmaco asma-gestente del quotidiano o ha dovuto visualizzare un pronto soccorso o passare il tempo nell'ospedale come conseguenza del loro stato. Tuttavia, egualmente hanno trovato le nuove associazioni fra i risultati e 20 miscele differenti dell'agente inquinante. Vari dei prodotti chimici nelle miscele non erano stati collegati mai al rischio a lungo termine di asma.

Come molti scienziati, abbiamo voluto fornire una maschera più completa di come le sostanze tossiche dell'aria contribuiscono ad asma di infanzia. Tradizionalmente, per le ragioni tecniche, è stato difficile da studiare gli effetti sulla salute di più di uno tossico per volta. Abbiamo sormontato questo attingendo la potenza degli algoritmi di apprendimento automatico.„

Gaurav Pandey, PhD, assistente universitario della genetica e scienze genomiche ed autore dell'anziano di studio

Lo studio e lo sviluppo dell'algoritmo piombo da Yan-Chak Li, PhD, un bioinformatician nel laboratorio di Pandey e Hsiao-Hsien Leon Hsu, ScD, assistente universitario di medicina e di salute pubblica ambientali al monte Sinai di Icahn.

I ricercatori in primo luogo hanno mappato i preventivi delle emissioni per 125 agenti inquinanti conosciuti alle zone residenziali ed agli anni della nascita di 151 bambino dalla regione metropolitana di New York che fa parte delle vie respiratorie del monte Sinai nello studio di asma. I dati delle emissioni sono stati ottenuti dalla risorsa nazionale di valutazione delle sostanze tossiche dell'aria dell'ente per la salvaguardia dell'ambiente.

Poi, i ricercatori hanno applicato un algoritmo novello, che hanno nominato “dall'l'estrazione (PROFONDA) guidata da dati di profilo dell'esposizione„, per provare fuori se i livelli aumentati degli agenti inquinanti osservati presto nella vita del bambino sono stati correlati con i problemi di asma riferiti intorno 12 anni. IN PROFONDITÀ conta su un algoritmo di apprendimento automatico potente chiamato “il gradiente estremo che amplifica (EXBoost), che costruisce le centinaia “di alberi di decisione,„ o di modi possibili che ogni agente inquinante, da solo o congiuntamente ad altri, potrebbe essere associato con i problemi di asma veduti più successivamente nelle vite del paziente.

I risultati hanno indicato che alcuni agenti inquinanti possono lavorare da solo. Per esempio, l'esposizione della alla trimetilammina d'impermeabilizzazione profumata d'ammoniaca dell'agente ha sollevato le probabilità che un bambino con asma avrebbe dovuto passare una notte nell'ospedale.

Altri agenti inquinanti hanno potuto agire soli o in miscele. Specialmente, l'esposizione ad acido acrilico ha sollevato le probabilità un farmaco quotidiano stato necessario bambino. L'acido acrilico in mistura con altri prodotti chimici non solo ha aumentato questa possibilità, ma egualmente ha sollevato le probabilità delle visite di pronto soccorso e delle ospedalizzazioni di notte.

Interessante, i ricercatori egualmente hanno trovato che alcuni agenti inquinanti, quali i composti del cobalto e del toluene, sono stati associati soltanto con i risultati difficili una volta misti con altri composti. Infatti, 16 dei prodotti chimici che hanno valutato sono rientrato in questa categoria.

“Come medico che cura i bambini con asma, direzione da cui le sostanze tossiche potenziali dell'aria non sono sul nostro radar,„ ho detto il Dott. Bunyavanich. “Questi risultati hanno cambiato il mio punto di vista del rischio intensificato fronte di taglio di alcuni bambini.„

Per concludere, i ricercatori hanno trovato che i fattori demografici possono svolgere i ruoli supplementari. Per esempio, l'esposizione ad una combinazione di idrochinone e di dicloruro dell'etilidene era il più forte preannunciatore delle ospedalizzazioni di notte. Lo studio ha trovato che i bambini che sono rientrato in questa categoria provenivano egualmente più giovani e dai redditi più bassi della famiglia che un che non fossero esposti agli agenti inquinanti.

“Il nostro studio è un esempio di come l'apprendimento automatico ha il potenziale di alterare la ricerca medica,„ ha detto il Dott. Pandey. “Sta permettendo che noi capissimo come un'ampia varietà di fattori ambientali; o il exposome-; influenza la nostra salubrità. In futuro, pianificazione usare IN PROFONDITÀ ed altre tecniche dell'informatica per affrontare i fattori ambientali connessi con altri disordini complessi.„

Source:
Journal reference:

Li, Y.C., et al. (2021) Machine learning-driven identification of early-life air toxic combinations associated with childhood asthma outcomes. Journal of Clinical Investigation. doi.org/10.1172/JCI152088.