Kecerdasan Buatan Bantu Prediksi Kondisi Pasien Virus Pandemi

Pandemi Covid-19 membuktikan bahwa wabah bisa terjadi kapanpun. Siap ataupun tidak, kita harus tetap melaluinya. Pada kasus Covid-19, ketersediaan alat pendeteksi virus dan alat medis yang menopang kesembuhan seperti ventilator sangat dibutuhkan oleh para pasien. 

Tingkat keparahan pasien juga terkadang menjadi acuan tindakan apa saja yang harus dilakukan tim media agar jiwa pasien bisa selamat.


Selain itu, ada juga alat pendeteksi yang tidak hanya digunakan untuk virus saja, ada juga yang dapat digunakan untuk mendeteksi tingkat keparahan pasien. Kecerdasan buatan pun kini bisa memprediksi bagaimana tingkat keparahan infeksi pada pasien termasuk pasien Covid-19. Seperti apa?

Para peneliti di University of California San Diego School of Medicine yang dipimpin oleh Pradipta Ghosh menggunakan algoritma kecerdasan buatan (AI) untuk menyaring terabyte data ekspresi gen "aktif" atau "mati" selama infeksi yang digunakan untuk mencari pola yang sama pada pasien dengan pandemi sebelumnya.


Alat ini dapat mendeteksi infeksi virus sejenis termasuk SARS, MERS dan flu babi. Hasil penelitian tersebut baru saja diterbitkan di jurnal eBiomedicine.

Menurut para peneliti, satu set 166 gen menerangkan bagaimana sistem kekebalan manusia merespons infeksi virus. Kemudian ada set 20 gen tanda tangan yang memprediksi tingkat keparahan penyakit pasien. 

Data ini nantinya dapat digunakan untuk mempercepat tindakan kebutuhan untuk rawat inap atau menggunakan ventilator mekanik. 

Cara kerjanya, utilitas algoritme dari kecerdasan buatan divalidasi menggunakan jaringan paru-paru yang dikumpulkan dari hasil otopsi pasien yang meninggal karena Covid-19 dan juga hewan yang terinfeksi.

Seperti diketahui, selama infeksi virus, sistem kekebalan melepaskan protein kecil yang disebut sitokin ke dalam darah. Protein ini memandu sel-sel kekebalan ke tempat infeksi untuk membantu menyingkirkan infeksi. 

Namun terkadang, tubuh melepaskan terlalu banyak sitokin dan menciptakan sistem kekebalan yang menyerang jaringan sehatnya sendiri. 

Kecelakaan ini, yang dikenal sebagai badai sitokin, diyakini merupakan salah satu alasan mengapa beberapa pasien yang terinfeksi virus, termasuk pasien dengan flu biasa, meninggal dunia.

Sayangnya, sejauh ini, sifat, tingkat dan sumber badai sitokin yang fatal termasuk siapa yang paling berisiko dan bagaimana cara terbaik untuk menanganinya belum diketahui dengan jelas.

Nah, pada studi terbaru ini, data yang digunakan untuk menguji dan melatih algoritme berasal dari sumber data ekspresi gen pasien yang tersedia untuk umum yakni semua RNA ditranskripsi dari gen pasien dan dideteksi dalam sampel jaringan atau darah. 

Setiap kali satu set data baru dari pasien dengan Covid-19 tersedia, tim mengujinya dalam model yang mereka buat. Peneliti kemudian melihat pola ekspresi gen yang sama setiap saat.


Baca Juga:

• Ekologi Sintetis, Merekayasa Lingkungan dengan Mikrobiom
• Bakteri Usus Ternyata Pengaruhi Rasa Takut pada Bayi
• Wow! Manusia Ternyata Bisa Hidup Sampai 150 Tahun
  

Dengan memeriksa sumber dan fungsi gen-gen tersebut dalam set gen signatur pertama, penelitian ini juga mengungkapkan sumber badai sitokin yaitu sel-sel yang melapisi saluran udara paru-paru dan sel darah putih yang dikenal sebagai makrofag dan sel T. 

Selain itu, hasilnya menjelaskan konsekuensi badai yakni kerusakan pada sel saluran napas paru-paru yang sama dan sel pembunuh alami, sel kekebalan khusus yang membunuh sel yang terinfeksi virus.

"Kita bisa melihat dan menunjukkan kepada dunia bahwa sel-sel alveolar di paru-paru kita yang biasanya dirancang untuk memungkinkan pertukaran gas dan oksigenasi darah kita, adalah salah satu sumber utama badai sitokin," kata Ghosh. Selanjutnya, tim memodelkan paru-paru manusia dalam konteks infeksi Covid-19 untuk memeriksa efek akut dan pasca Covid-19.

Para peneliti berpendapat, informasi tersebut dapat membantu memandu pendekatan pengobatan untuk pasien yang mengalami badai sitokin dengan memberikan target seluler dan tolak ukur lebih efisien.

Untuk menguji teori mereka, tim melakukan pra-perawatan pada tikus dengan versi pendahulu Molnupiravir, obat yang saat ini sedang diuji dalam uji klinis untuk pengobatan pasien Covid-19, atau antibodi penetral SARS-CoV-2.


Setelah terpapar SARS-CoV-2, sel-sel paru-paru tikus yang diobati dengan kontrol menunjukkan tanda tangan ekspresi 166 dan 20 gen terkait pandemi. Tikus yang dirawat menunjukkan keefektifan perawatan yang sebelumnya dianalisis oleh kecerdasan buatan dalam mempresikdi badai sitokin.

"Kami sedang membangun alat yang relevan tidak hanya untuk pandemi hari ini, tetapi untuk pandemi berikutnya." Ungkap Ghosh yang juga direktur Institute for Network Medicine dan direktur eksekutif HUMANOID Center of Research Excellence di UC San Diego School of Medicine.