Новый метод может обеспечить раннюю диагностику эрлихиоза у собак

Раннее выявление клещевых инфекций у собак остаётся серьёзной задачей для ветеринарной практики, особенно в регионах с ограниченным доступом к лабораторной диагностике. Эрлихиоз собак нередко диагностируется с задержкой, поскольку стандартные методы основаны на анализах крови, требующих наличия специального оборудования, при этом сам отбор проб является достаточно травматичным. Исследователи из Колумбии протестировали альтернативный подход — неинвазивный скрининг заболевания с помощью портативного электронного «носа» и алгоритмов машинного обучения.

Целью работы стало выяснение, возможно ли при помощи анализа летучих органических соединений (volatile organic compounds, VOCs), содержащихся в продуктах дыхания, слюне и шерсти собак, дифференцировать больных эрлихиозом животных от клинически здоровых. Авторы рассматривали метод электронной ольфактометрии не как замену ПЦР или серологических тестов, а как вспомогательный инструмент предварительного экспресс-скрининга.

Подпишитесь прямо сейчас на наш телеграм-канал, чтобы следить за ветеринарными новостями.

В пилотное исследование включили 38 собак: 19 животных с подтверждённым эрлихиозом (диагноз установлен методом ПЦР по крови) и 19 клинически здоровых собак. От каждого животного собирали три типа образцов — продукты дыхания, слюну и шерсть, всего было получено 114 проб. Для регистрации VOC использовали портативный электронный ольфактометр с массивом из восьми металлооксидных газовых сенсоров. Полученные сигналы обрабатывали с применением методов снижения размерности (PCA) и алгоритмов машинного обучения, включая SVM, Random Forest, k-NN и AdaBoost.

Результаты показали, что наилучшее разделение на группы получалось при анализе проб слюны. При использовании метода опорных векторов (SVM) точность классификации для слюны составила 94,7%, площадь под ROC-кривой (AUC) — 0,964 при одинаковых значениях чувствительности и специфичности. Для продуктов дыхания точность модели достигала 86,8% (AUC 0,884), а для шерсти — 76,3% (AUC 0,798). Визуализация данных с помощью PCA также показала более выраженное различие результатов, полученных от инфицированных и контрольных животных, именно для слюны, тогда как для продуктов дыхания и образцов шерсти наблюдалось большее перекрытие результатов, полученных от разных групп.

По мнению исследователей, более высокая информативность результатов исследования проб слюны может быть связана с тем, что её метаболический профиль теснее отражает системные воспалительные и иммунные процессы, характерные для эрлихиоза. Исследование дыхательных проб дало более точные результаты диагностики заболевания, но демонстрировало большую вариабельность, вероятно, из-за различий в образцах продуктов дыхания и условиях их отбора. Анализ шерсти показал наименьшую диагностическую ценность, что авторы связывают с влиянием внешних факторов и бóльшим разведением возбудителя.

Авторы подчёркивают, что работа носит пилотный характер и основана на ограниченной выборке. Кроме того, оценка точности проводилась на уровне отдельных проб, а не отдельных животных, что может завышать показатели модели. Тем не менее полученные данные показывают, что сочетание электронного ольфактометра и машинного обучения способно выявлять характерные «химические отпечатки» присутствия эрлихиоза без необходимости проведения забора крови.

По мнению исследователей, такая технология может быть полезна как вспомогательный инструмент для первичного скрининга и дифференциации пациентов, особенно в полевых условиях и клиниках с ограниченными ресурсами. В перспективе авторы считают необходимым расширение выборки, включение в исследование собак с другими инфекционными и воспалительными заболеваниями, а также комбинирование электронного «носа» с более точными аналитическими методами для дальнейшей валидации подхода.

Источник: mdpi.com