Nieuw algoritme kan allergie bij kinderen vaststellen
Een nieuw algoritme kan met behulp van kunstmatige intelligentie allergie bij kinderen vaststellen. Het algoritme doet dit op basis van DNA uit neuscellen die zijn afgenomen met een neusswab. Door naar slechts drie plekken in het DNA te kijken kan het algoritme vaststellen of een kind een allergie heeft.
Het algoritme blijkt niet alleen in Europese kinderen goed in staat om allergieën vast te stellen, maar ook in andere bevolkingsgroepen. Dankzij het algoritme is deze complexe ziekten beter te begrijpen. Ook kan de ziekte erdoor in de toekomst beter worden vastgesteld.
Allergieën belasten kwaliteit van leven
Allergische aandoeningen, zoals astma, eczeem of hooikoorts, zijn wereldwijd zeer veel voorkomende kinderziekten. Ze vormen een grote belasting voor de kwaliteit van leven van patiënten én voor de gezondheidszorg. Het aantal mensen met deze ziekten is de afgelopen vijftig jaar snel toegenomen. Onderzoekers verwachten dat in 2030 de helft van de Europese bevolking aan een allergische aandoening zal lijden. Hoewel het bekend is dat genetische- en omgevingsfactoren een grote rol spelen in de ontwikkeling ervan, zijn de precieze mechanismen nog onbekend. Als gevolg daarvan blijft het een chronische ziekte waarvoor nog geen blijvende genezing beschikbaar is.
‘Jonge kinderen hebben vaak last van kwaaltjes waarbij de symptomen kunnen lijken op een allergische aandoening. Een algoritme kan helpen om de diagnose te stellen.’
Diagnose bij jonge kinderen is complex
Er is behoefte aan een voorspelling van het risico op allergische ziekten. Vooral bij jonge, nog niet schoolgaande kinderen. Bij deze kinderen is allergie moeilijk vast te stellen. Prof. dr. Gerard Koppelman, kinderlongarts in het UMCG en initiatiefnemer van het project, legt uit: ‘Jonge kinderen hebben vaak last van korte kwaaltjes waarbij de symptomen kunnen lijken op een allergische aandoening. Denk bijvoorbeeld aanvallen van benauwdheid of vaak verkouden zijn. Het is dan lastig om de diagnose van een chronische allergische ziekte te stellen. Een algoritme kan daarbij helpen.’
Drie DNA-markers in neuscellen bepalend voor allergie
Sinds 2010 is door nieuwe technieken de hoeveelheid kennis over het menselijk DNA elke zeven maanden verdubbeld. Deze kennis biedt veel nieuwe inzichten in ziekten. Dankzij de PIAMA-studie, die ook deels door Longfonds wordt gefinancierd, beschikken de onderzoekers over veel DNA-gegevens uit bloed- en neuscellen. Door deze DNA-gegevens op grote schaal te analyseren vonden de onderzoekers drie DNA-markers in neuscellen die bepalend waren voor het ontwikkelen van een allergische zieke. Ook konden zij aantonen dat deze drie DNA-markers een verband hebben met een ontstekingsreactie in neuscellen. Het ontwikkelde algoritme kan op basis van deze drie DNA-markers een risicoscore voor een allergische aandoening berekenen en hiermee een diagnose stellen.
Bloedprikken versus neusswab
Om een allergische ziekte bij kinderen vast te stellen, worden nu vaak verschillende methoden gebruikt. Bij astma wordt meestal een longfunctietest gedaan. Maar deze test is bij kinderen tot zes jaar vaak nog niet mogelijk. Daardoor moet de arts op basis van bepaalde symptomen, zoals kortademigheid en een piepend geluid bij ademen, de diagnose moet stellen. Voor het vaststellen van hooikoorts wordt naast het bekijken van bekende symptomen zoals verkoudheidsklachten en een loopneus, ook een bloedtest of een huidtest gedaan. Met name een bloedtest is een test die voor (jonge) kinderen als vervelend ervaren kan worden. Om het vaststellen van de ziekte bij kinderen vriendelijker en effectiever te maken wil Koppelman op basis van de drie DNA-markers een neusswab-test ontwikkelen.
Algoritme werkt goed in verschillende bevolkingsgroepen
Ook bij kinderen uit andere dan de Europese bevolkingsgroepen werkt het algoritme goed. Het algoritme stelde nauwkeurig de diagnose van allergische aandoeningen in een testgroep in Puerto Rico. Dit geeft aan dat het algoritme inderdaad algemene biologische signalen opvangt die aanwezig zijn bij andere etnische groepen. Deze externe toetsing is de gouden standaard in medisch onderzoek om te testen of de bevindingen betrouwbaar zijn. Het huidige algoritme is ontwikkeld voor zestienjarigen. De onderzoekers constateerden in twee cohorten met kinderen van zes jaar oud dat het algoritme minder nauwkeurig is bij jongeren kinderen. Koppelman: ‘Hoewel deze ontdekking een belangrijke stap voorwaarts is in de toepassing van kunstmatige intelligentie om allergie vast te stellen, moeten we ons algoritme in de toekomst aanpassen voor de jongere leeftijdsgroep.’ In de toekomst wil Koppelman het algoritme gebruiken om bij jonge kinderen allergieën vast te stellen door middel van een neusswab.
Dit onderzoek is deels door Longfonds gefinancierd. Het algoritme is ontwikkeld tijdens een onderzoek van het UMCG, de Medische Hogeschool in Hannover (MHH) en kunstmatige intelligentie (KI) bedrijf MIcompany. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature Communications.