La science participative s'attaque à la résistance aux antibiotiques
Des bénévoles aident à classer les bactéries pour lutter contre la résistance aux antibiotiques grâce à un projet unique.
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Table des matières
La Résistance aux antibiotiques est un gros problème de santé qui prend de l'ampleur dans le monde. Ça arrive quand les bactéries changent et deviennent résistantes aux médicaments censés les tuer. Ça rend les infections plus difficiles à traiter. Pour lutter contre ça, les scientifiques essaient de développer de nouvelles méthodes pour identifier rapidement les bactéries et voir si elles résistent aux antibiotiques. Des tests rapides pourraient aider les médecins à savoir quel antibiotique serait le plus efficace, améliorant ainsi les soins aux patients.
Les tests actuels pour examiner les bactéries prennent souvent beaucoup de temps, nécessitant au moins 12 à 48 heures. Ces tests reposent souvent sur la culture des bactéries en laboratoire, ce qui est long. Certains tests plus rapides recherchent des gènes spécifiques indiquant la résistance, mais ça ne correspond pas toujours au comportement réel des bactéries. La résistance aux antibiotiques est préoccupante car elle peut rendre des antibiotiques courants inefficaces, rendant les infections plus dangereuses. Malheureusement, beaucoup de gens ne comprennent toujours pas bien comment fonctionnent les antibiotiques et les conséquences de la résistance.
Science Citoyenne
Le Rôle de laUn moyen intéressant d'impliquer le public dans la science, c'est à travers des projets de science citoyenne, où des bénévoles travaillent avec des chercheurs pour collecter et analyser des Données. Ces projets ont été utiles dans divers domaines, comme l'écologie et la biologie. Ils permettent à des personnes avec différents niveaux de compétences de contribuer à la science tout en apprenant davantage sur des sujets scientifiques.
Les projets de science citoyenne ont montré leur efficacité en collectant de grandes quantités de données, en sensibilisant à des enjeux importants, et en inspirant les futures générations. Des exemples connus incluent des projets de comptage d'oiseaux et des applications qui aident à identifier les oiseaux. Ces initiatives rassemblent les gens et les encouragent à participer à des recherches qui profitent à la société.
Impliquer le Public dans la Recherche
Pour impliquer le public dans la science citoyenne, les chercheurs peuvent utiliser plusieurs stratégies. Organiser des événements, utiliser les réseaux sociaux, collaborer avec des écoles et fournir des ressources éducatives peuvent tous aider à impliquer plus de personnes. Cependant, ces approches n'atteignent souvent qu'un nombre limité d'individus.
Des plateformes en ligne comme Zooniverse offrent un moyen à beaucoup de personnes de participer à divers projets de science citoyenne. Zooniverse permet aux utilisateurs de s'engager facilement dans la recherche, d'apprendre sur la science et de se connecter avec d'autres participants.
Le Projet Infection Inspection
Un projet appelé Infection Inspection a été lancé sur Zooniverse pour s'attaquer à la résistance aux antibiotiques. Ce projet s'est concentré sur l'aide aux bénévoles pour classer des images de bactéries E. Coli, qui peuvent être résistantes à un antibiotique courant appelé ciprofloxacine. Les bénévoles ont travaillé à identifier si les bactéries sur les images étaient résistantes ou sensibles à cet antibiotique.
Le projet a utilisé des images de cellules E. coli traitées avec de la ciprofloxacine. Les chercheurs avaient précédemment développé un modèle pour classer ces cellules, atteignant une grande précision. Cependant, ils voulaient améliorer leurs méthodes et éduquer le public sur la résistance aux antibiotiques.
Comment le Projet a Fonctionné
Pour commencer, les bénévoles ont été formés à reconnaître les différences entre les cellules E. coli résistantes et sensibles. Après leur formation, ils ont catégorisé les images selon ce qu'ils avaient appris. Les résultats ont aidé les chercheurs à comprendre comment améliorer leur modèle de Classification et à saisir pourquoi certaines cellules étaient mal classées.
Le projet a collecté un nombre significatif d'images, permettant aux utilisateurs de classer ces images au fil du temps. Tout au long du projet, beaucoup de gens ont participé, contribuant à un grand ensemble de données. Les bénévoles ont classé plus d'un million d'images durant la durée du projet.
Comprendre la Précision de Classification
Le projet a examiné à quel point les bénévoles pouvaient identifier les images bactériennes de manière précise. En regardant les données globales, les bénévoles avaient une précision de classification d'environ 66 % pour les cellules sensibles et 67 % pour les résistantes. Bien que certains bénévoles soient devenus très habiles à classer les images, d'autres n'ont pas vu d'amélioration de précision malgré la classification de nombreuses images.
Les chercheurs ont également remarqué que certaines images étaient plus faciles ou plus difficiles à classer. Certaines cellules bactériennes avaient des caractéristiques claires montrant si elles étaient résistantes ou sensibles, tandis que d'autres avaient des caractéristiques qui se chevauchaient rendant leur catégorisation difficile.
Caractéristiques qui Affectent la Classification
Les chercheurs ont évalué pourquoi certaines images étaient mal classées plus souvent que d'autres. Ils se sont concentrés sur des caractéristiques liées à l'ADN des bactéries, qui joue un grand rôle dans la réponse des bactéries aux antibiotiques. Ils ont mesuré divers attributs des cellules, tels que le nombre de régions d'ADN et la taille générale.
L'analyse a révélé que les images avec des caractéristiques plus distinctives étaient moins susceptibles d'être mal classées. Pendant ce temps, les images semblant plus similaires entre elles étaient souvent confondues, soulignant la complexité d'identifier ces cellules.
L'Importance de la Science Citoyenne
Le projet Infection Inspection a démontré le potentiel de la science citoyenne pour engager le public dans la recherche scientifique. Il a rassemblé de nombreux bénévoles pour aborder un problème de santé important grâce à des efforts collaboratifs. Le projet a réussi à collecter des données précieuses tout en impliquant activement des individus dans la science et l'éducation.
Malgré certaines limitations, comme le fait de compter sur des bénévoles et de se concentrer sur un antibiotique spécifique, le succès du projet montre à quel point la science citoyenne peut bien fonctionner. Cela a offert une opportunité au public de jouer un rôle dans la compréhension de la résistance aux antibiotiques et a contribué à la recherche dans ce domaine.
Directions Futures
En regardant vers l'avenir, la science citoyenne peut continuer à avoir un impact sur la recherche sur la résistance aux antibiotiques et d'autres défis mondiaux en matière de santé. Les projets futurs pourraient s'élargir pour inclure un plus large éventail d'antibiotiques et de conditions de traitement. Les chercheurs peuvent améliorer les matériaux de formation et se concentrer sur l'éducation des bénévoles sur la science derrière leur travail.
De plus, encourager les bénévoles à penser de manière critique aux données qu'ils analysent pourrait mener à des projets plus engageants. Cela pourrait impliquer de leur demander de considérer les étapes de croissance des cellules ou comment ces cellules réagissent à différentes conditions.
Conclusion
En résumé, le projet Infection Inspection illustre comment la science citoyenne peut efficacement impliquer le public dans une recherche importante. En travaillant ensemble, bénévoles et chercheurs peuvent faire avancer la compréhension scientifique et s'attaquer à des problèmes de santé pressants comme la résistance aux antibiotiques. La collaboration entre les scientifiques citoyens et les professionnels favorise non seulement une plus grande sensibilisation aux questions scientifiques, mais souligne aussi la responsabilité que nous partageons tous en matière de santé publique. De tels projets offrent d'importantes opportunités pour l'exploration future et la collaboration dans le domaine de la recherche biomédicale.
Titre: Infection Inspection: Using the power of citizen science to help with image-based prediction of antibiotic resistance in Escherichia coli
Résumé: Antibiotic resistance is an urgent global health challenge, necessitating rapid diagnostic tools to combat its escalating threat. This study introduces innovative approaches for expedited bacterial antimicrobial resistance profiling, addressing the critical need for swift clinical responses. Between February and April 2023, we conducted the Infection Inspection project, a citizen science initiative in which the public could participate in advancing an antimicrobial susceptibility testing method based on single-cell images of cellular phenotypes in response to ciprofloxacin exposure. A total of 5,273 users participated, classifying 1,045,199 images. Notably, aggregated user accuracy in image classification reached 66.8%, lower than our deep learning models performance at 75.3%, but accuracy increased for both users and the model when ciprofloxacin treatment was greater than a strains own minimum inhibitory concentration. We used the users classifications to elucidate which visual features influence classification decisions, most importantly the degree of DNA compaction and heterogeneity. We paired our classification data with an image feature analysis which showed that most of the incorrect classifications were due to cellular features that varied from the expected response. This understanding informs ongoing efforts to enhance the robustness of our deep learning-based bacterial classifier and diagnostic methodology. Our successful engagement with the public through citizen science is another demonstration of the potential for collaborative efforts in scientific research, specifically increasing public awareness and advocacy on the pressing issue of antibiotic resistance, and empowering individuals to actively contribute to the development of novel diagnostics. Lay summaryAntibiotic resistance is a big health problem worldwide. We need fast ways to find out if bacteria are resistant to antibiotics. In our study, we develop new methods to do this quickly. We ran an online project called Infection Inspection from February to April 2023, in which 5,273 people took part. Together, they classified more than a million pictures of bacterial cells, helping our project use these pictures to detect antibiotic resistance. The volunteers performed well, getting near 67% of the answers right. We also learned which pictures helped or confused them. This will help us make our computer program better. This project didnt just help science; it also taught people about antibiotic resistance. Partnerships between the public and scientists can make a difference to developing technologies that protect our health.
Auteurs: Nicole Stoesser, A. Farrar, C. Feehily, P. Turner, A. Zagajewski, S. Chatzimichail, D. Crook, M. Andersson, S. Oakley, L. Barrett, H. El Sayyed, P. W. Fowler, C. Nellaker, A. N. Kapanidis
Dernière mise à jour: 2023-12-11 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.12.11.23299807
Source PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.12.11.23299807.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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