病原体追踪器

新兴市场Fustec 用镊子把肿胀的蜱虫放在显微镜台上，精心拍摄照片. 它的血红色暴露了蜱虫最喜欢的食物.

生物实验室博士后研究员 妮可L. Achee 和 约翰P. 格雷科, Fustec正在为已知蜱虫拍摄《电竞赌博平台》水准的照片，以训练一个实验性的人工智能程序如何识别正确的蜱虫种类. 世界上只有少数专家能凭肉眼作出可靠的鉴定, 但人工智能程序将通过在雄性和雌性蜱虫的三个生命阶段处理多达100张照片，来学习区分不同蜱虫物种的形态学特征(如嘴的大小或腿的颜色).

这些知识——特别是如果它被迅速和广泛地了解的话——可以告诉科学家蜱的种类和蜱传播的病原体(病毒)之间的联系, 细菌, 寄生虫)有可能成为下一个全球流行病, 还可以更好地进行风险预测和早期预防, 哪些是任何遏制计划的关键.

从bug图片到能够识别下一个COVID-19的全球早期检测系统，还有很长的路要走. 阿奇和格里科最近开始了一个为期15个月的项目的第一阶段 REDI-NET，即远程新发疾病情报网.

“我们希望提高‘数据到决策’渠道的准确性和及时性，”Achee说.

由 U.S. 陆军医学研究与发展司令部 作为保护美军及其家属的一种方式，无论他们驻扎在哪里, 以及这些地区的社区, 目标是为军事决策者提供可操作的数据, 政府或卫生部门. 一个在现场实验室不可靠的过程，或者可能需要数周时间才能将样本送到海外的过程，可以通过一个专门为电竞赌博平台定制的新数据门户，几乎立即在网上获得 计算机研究中心.

格雷科说:“总的来说，我们将获得更多的实时数据. “当蜱虫数量大到足以将病原体传播给人类时，你可以制定风险评估. 这类事情会, 希望, 让我们以更快的速度做出更好的预测, 并在疫情失控前控制住疫情.”

下一次大流行不太可能从几个街区开始 疾病控制中心 在亚特兰大. 在人们与动物密切接触的偏远地区，这种未知的病原体会传染给人类.

多年来，格里科和阿奇一直与拉丁美洲、非洲和亚洲的实验室合作. REDI-NET的第一阶段开始于创建收集可靠数据的标准程序，并将其格式化为能够超越基本信息的计算机平台，以实现复杂数据过滤器和数据可视化等功能. 后期阶段将扩大跨地域和生态的伙伴关系，包括军事, 世界各地的卫生和政府实验室可以投入当地的实地研究.

“疾病监测的挑战之一是在这些传播病原体存在的地方检测样本的能力,阿奇说。. “有了这个系统, 我们可以将病原体数据与我们采样的生态数据结合起来，以便更好地告知负责开展控制活动或减轻病原体在该环境中感染人类或动物风险的合作伙伴.”

11月初, REDI-NET团队向军事传染病研究计划( MIDRP)，负责管理该项目的国防资金. 导演，上校. 斯图尔特·泰纳(Stuart Tyner)是卢·霍尔茨(Lou Holtz)教练手下的电竞赌博平台橄榄球队的前进攻锋卫.

“我们知道，生物载体(传播病原体的生物体)是限制或预防作战人员疾病的关键,泰纳告诉阿奇和格里科. “我认为基于矢量的研究有一些机会来解决我们的问题.”

在加尔文生命科学中心的redinet实验室里， 多诺万莱 拿起一块专门的布，向MIDRP小组解释如何拖拽虱子.

莱瓦, 目前是基奥全球事务学院的研究生, 来自伯利兹，开始在阿奇和格里科的伯利兹病媒与生态中心做志愿者(BVEC)，然后从伯利兹大学(University of Belize)获得生物学学位. 他在BVEC工作了四年多，从实习生到研究助理再到代理经理, 参与从蜱虫收集和举办社区卫生教育活动到培训病媒控制政府官员的所有工作, 监督电竞赌博平台的学生，在国际科学会议上发言.

去年, 莱瓦决定在电竞赌博平台攻读硕士学位, 格里科和阿奇聘请他与三名本科生研究人员一起兼职. “通过这项工作, 我看到了改善我国医疗保健和研究的机会, 我希望能有所贡献,莱瓦说.

这种当地的参与和联系有助于阿奇和格里科在世界各地的实地工作中建立伙伴关系. 这对夫妇25年来一直共同努力，以更好地了解疾病媒介. 他们在 生物科学系 和 Eck全球健康研究所.

他们的经验帮助他们了解远程实验室运作的挑战性条件. REDI-NET项目的第一阶段旨在建立标准操作程序, 培训材料和新技术将使病媒和疾病数据能够在不同地点和时间进行比较.

例如, 该项目将使用平板电脑和定制的移动应用程序在现场输入数据, 那里是否有互联网连接. 关于收集位置和环境条件的信息字段包括下拉菜单，以确保在任何地方以相同的方式格式化数据.

“不同种类的蜱携带不同的病原体，具有不同的生态系统，”Achee说. “这意味着它们可能以生活在不同环境中的不同类型的动物为食, 也许是大草原，山地，沼泽.”

除了蜱虫，该项目还将收集和处理水蛭、水和沉积物样本. 蚊子, 最著名的矢量, 可能会晚一点，因为大多数其他项目只关注蚊子. REDI-NET第一阶段的目标是为标准化取样奠定基础，并加强实地实验室的检测能力.

“病原体监测并不是什么新鲜事，”阿奇说. “我们正在努力做的是加强一个存在差距的系统.”

Fustec正在训练的识别蜱虫种类的机器是由 Vectech这家生物技术公司已经在用人工智能学习识别蚊子方面取得了成功. 它可以一次拍摄12个蜱虫的照片, 因此，它将加快一个在现场可能很慢的过程.

电竞赌博平台的实验室 海军医学研究中心 和 沃尔特·里德生物系统组 是否因其专业知识和验证结果的责任而被视为REDI-NET系统内的金牌实验室. 佛罗里达的野外实验室(湿地), 伯利兹(热带森林)和肯尼亚(热带草原)被认定为银色实验室. 它们都将具备检测病原体的能力.

REDI-NET的第二阶段将扩大现场样本组合, 改进测试功能, 验证监视模型并培训国防部的合作伙伴.

每一秒, 水蛭, 水和土壤样本将被赋予一个独特的条形码，该条形码将连接有关该样本的现场和实验室数据，并快速识别加载到数据门户的存储位置信息. 然后，Fustec展示了如何将蜱虫磨碎，以便另一台机器可以分离出它的DNA，并检测它携带的病原体的存在和类型——从登革热、冠状病毒到可能导致人类疾病的新型或鲜为人知的病原体.

“我可以列出20种现在正在流行的疾病——你从来没有听说过, 它们就在我们家门口——它们是由蚊子或蜱虫传播的,格里科说. “马亚罗热(一种与登革热有关的虫媒病毒)正在从南美蔓延到墨西哥，并有可能在我们说话的时候蔓延到我们的南部边境. 我们不知道下一个威胁会来自哪里. 这个程序可以让我们确定潜在的地点.”

埃博拉病毒. 猪流感. 西尼罗病毒. Zika病毒. 莱姆病. 禽流感. “非典”. 这些疾病被称为人畜共患疾病，因为它们经常在蝙蝠或猴子等动物种群中传播，但也会传染给人类，导致致命的爆发. 其他人所担心的未来僵尸末日，格雷科和Achee却认为这是一个机会.

格里科说:“在电竞赌博平台这里有可能对这些病原体进行研究。. “很多这样的病原体, 我们甚至不知道它们在这个时间点上是否存在, 但其他研究人员也可以来这里. 我们在校园里都有人可以开始研究疫苗的开发, 治疗的发展.”

不断增长的人口越来越多地侵入栖息地，在那里他们接触到与这些病原体自然生活在一起的动物.

“病原体感染有许多不同的途径，”阿奇说. “当人们与动物互动时, 或者以前以这些动物为食的带菌者, 他们可能会暴露并开始向人群扩散. 这就是突变发生的时候, 使病原体更能适应人类宿主, 更容易传播.”

阿奇可能是在描述冠状病毒大流行的起源, 那里有科学证据表明病毒从武汉的活体动物市场传染给了接触者, 中国, 然后通过空气呼吸迅速传播给其他人. 

布拉德·桑德伯格, 他是计算机研究中心的研究程序员, 带领MIDRP小组参观了他的团队正在为REDI-NET建立的数据门户. 他展示了识别每个标本的采样地点地图, 训练视频和数据收集表显示在平板电脑上. 他还展示了一个病原体热图，可以帮助领导人可视化危险热点或预测正在发展的威胁——基于由科学家建立的数学模型 亚历克斯·珀金斯他是生物科学系的副教授.

当上校. 泰纳询问了关于汇总数据进行全球分析的问题, 阿奇说，这些问题至关重要，因为最终用户的需求可以推动数据门户的定制化创建. “这就是为什么我们开发了一个REDI-NET标准化的数据收集方法和特定的数据管理平台是如此重要，而不是试图适应另一个平台,”她说。. “我们设想用户可以过滤任何他们想要的东西，比如柬埔寨的蜱虫和病原体传播.”

该项目的第三阶段旨在将redinet系统纳入军队和大学实验室，收集世界各地的病原体或病媒信息. 样本类型和数据集最终将以标准化和指数方式增长. 授权用户将能够从任何地方登录到数据门户，并从基于云的门户检索他们需要的任何信息.

“这真的是关于扩大规模，”阿奇说. “我们想做的是代表一个全球卓越中心. 我们想成为实地抽样训练的渠道, 实验室测试和数据标准化, 用于数据仓库和建模，以便在疾病监测中获得更强的产出.”

阿奇和格里科并没有声称他们可以阻止下一次大流行, 大多数专家预计未来哪种情况会越来越频繁地发生. 但是REDI-NET的实施是为了提供早期预警.

格里科说:“下次有事情发生时，我们会做好更充分的准备。. “也许我们可以减少对全球的总体影响. 阻止它? 这些都很难停止，但绝对要为下一个结果做好更多的准备.”

这项工作得到了美国农业部的支持.S. 陆军医学研究与发展司令部.w81xwh - 21 - c - 0001. 视图, 本报告中所载的意见和/或调查结果是作者的意见和/或调查结果，不应被解释为陆军部的官方立场, 政策或决定，除非其他文件另有规定.