一种基于人工智能的产碳青霉烯酶细菌的快速鉴定方法的建立

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dl_zsf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,伴随着碳青霉烯类抗生素的滥用,产碳青霉烯酶肠杆菌科细菌(Carbapenem-producing Enterobacteriace,CPE)的出现和传播成为一个严峻的临床和公共卫生难题。CPE感染死亡率高,“超级细菌”的发现,更是给人类敲响了警钟。目前常用的三种碳青霉烯表型筛选方法有Blue Carba试验,碳青霉烯酶失活法(CIM),基于MALDI-TOF MS技术检测碳青霉烯酶。而如今随着人工智能(Artificial Intelligence,AI)技术的飞速发展,其在生物学研究包括细菌耐药性方面辅助研究拥有一席之地。本次研究利用AI技术、Blue-Carba实验和全自动酶标仪有效结合。首先使用酶标仪检测Blue-Carba细菌悬浮液,确定最佳检测波长为615 nm和720 nm,最佳检测液为使用p H=7.4的PBS缓冲液稀释的1.5 OD的Blue-Carba细菌悬浮液。第二步使用实验室近年来分离到的517株革兰氏阴性菌菌株建立4种不同的AI模型并训练测试性能,确定最佳AI模型为LSTM模型,准确率和稳定性最好。第三步用112株实验室保存的肠杆菌科细菌进行验证,通过全自动酶标仪每隔5分钟检测一个小时内13个时间点Blue-Carba细菌悬浮液在615 nm和720 nm处的OD值,记录两个波长下OD值的变化,并用酶标仪和AI模型分析在各个时间点下两个波长的OD值的差值变化趋势,发现携带碳青霉烯基因与非携带碳青霉烯基因的细菌悬浮液OD值变化趋势不同,携带碳青霉烯基因不同亚型的OD值变化趋势不同,且人工分析和导入AI模型分析结果一致。确定通过建立的AI模型分析结果可以自动判别菌株是否产碳青霉烯酶,绝大部分产碳青霉烯酶菌株能够在15 min内就被检测出来,敏感性可达99%,特异性为100%。与Blue-Carba试验,碳青霉烯酶失活法和MALDI-TOF MS技术检测碳青霉烯酶的方法进行比较,验证实验结果。最后,简化实验方法,并上传至网络,建立网站实验数据共享。用户只需上传任意两个时间点的结果即可判断菌株是否产碳青霉烯酶。除了Blue-Carba试验必需的试剂外,仅额外使用一台酶标仪即可完成试验,我们将这种方法命名为AI Blue-Carba。AI Blue-Carba能够为临床检测碳青霉烯酶提供一种快速高效准确的方法,能极大地缩短实验时间,并提供有效的工具来监测细菌耐药性的增长,为临床提供用药指导,进而为政府制定控制CPE传播的政策提供一定的依据。
其他文献
纸钵是用纸或无纺布将育苗基质包裹起来的育苗容器,是设施园艺中新兴的育苗手段,与在田间应用的链状纸钵完全不同,具有方便运输,保护根系,提高种苗成活率等优点。使用纸钵能够提高种苗的可操作性,极大地降低种苗生产自动化的难度,可以使种苗作业实现全面自动化。国内已经出现全自动生产纸钵的纸钵机,针对纸钵苗的嫁接机,移栽机等相关育苗设备,但是无法实现种苗生产的全自动化,其原因在于缺少连接纸钵生产和处理纸钵苗之间
果园的病虫害防治一直以来都是果园管理中最为繁重的环节,目前,大部分果园病虫害防治的方法主要靠化学防治。由于我国各地区果园种植模式差异较大,且在喷雾作业时都存在过量施药的问题,给食品安全和环境带来了严重的威胁。针对上述问题,本文结合我国南方柑橘园的种植模式设计了一种全电动的仿形变量施药喷雾机,用于提高施药的利用率达到防治病虫害的效果,同时降低食品农药残留和环境污染。本文研究的主要内容有:(1)根据南
澜沧县地处亚热带季风气候区,境内海拔悬殊较大,地形地貌十分复杂,自然植被极为丰富,是生物多样性热点地区,对该地区进行昆虫生物多样性的研究具有非常重要的意义。为了理清澜沧拉祜族自治县昆虫生物多样性现状和威胁因素,更好地保护该地区的昆虫生物多样性,本研究利用形态分类学和DNA宏条形码技术两种方法在云南澜沧拉祜族自治县开展昆虫生物多样性调查及评估研究。从群落的组成结构、优势类群、丰富度、多样性指数、不同
罗非鱼是我国的重要经济鱼类,味道鲜美、肉质细嫩、价格优惠,因此深受消费者喜爱。它主要是以生鲜冷冻切片的方式出口销售,远销美国、墨西哥、非洲等地。罗非鱼蛋白质含量高,容易腐败变质,难以满足远途运输的需求,这制约了罗非鱼产业的发展。次氯酸钠作为一种传统的减菌剂,常用于罗非鱼生成加工环节,但是它的使用会造成氯残留,而氯残留对人体危害很大。在这种情况下,电解水作为一种新型的杀菌剂进入了人们的视野,由于其具
农作物的病虫草害是影响作物产量和质量的一个重要因素,化学农药作为防治的主要手段。变量喷雾技术在提高农药利用率、减少农药残留和降低环境风险等方面有较大发展潜力。近年来,作为农业航空产业的重要代表之一的植保无人机在中国发展迅速,植保无人机因作业效率高、雾化效果好以及成本低等特点,成为减少农药喷施、降低农药残留的有力方式。但由于影响植保无人机喷雾因素众多,通过建立部分影响因素与沉积量之间的关系模型的传统
我国在水果产量与种植面积均居于世界前列,其中山地果园的为其良好发展提供有力保障,但由于果园收入的不稳定,导致山地果园大多处于无人管理和管理不足的状态,因此急需相应的果园机械代替人工劳动。在果树日常管理过程中,挖穴施肥是不可避免的一环,同时需要挖掘相应的施肥穴,但由于悬挂式、牵引式挖穴机整机体积较大无法适应山地果园的狭窄地形;便携式挖穴机需要人工搬运、人工完成挖穴作业过程;采用汽油机作为动力源的挖穴
作为连续体结构优化所使用的方法之一,拓扑优化通过在给定的设计域内对材料以及孔洞空间位置进行定义,经过迭代计算最终获得特定力学性能达到最佳的结构形式。与结构优化中的尺寸优化与形状优化相比,拓扑优化在结构的设计上具有更大的自由度,这也使得其在提高材料利用率与结构性能上具有更大的潜能。多尺度优化是在对宏观尺度结构进行优化的基础之上,对微观尺度下单元内的结构进行优化设计。相比传统的单一尺度优化,多尺度下进
农药是农业生产中不可缺少的生产资料之一,农药利用率低对环境、生物及人体健康构成了严重威胁。如何提高农药利用率是现阶段亟待解决的严峻问题。液滴在植物叶片表面的润湿展布能力直接影响农药利用率。本文以水稻为研究对象,采用实验研究法,以增强液滴在叶片表面的润湿铺展效果、提高农药利用率为目的,从接触角、临界表面张力和滞后角等润湿性指标入手,研究影响水稻叶片表面上润湿展布能力的内在因素和外界因素。本文主要研究
随着消费者生活水平的提高、食品安全意识的增强、化学防腐剂损害人体健康报道的增多,生产企业迫切需要研发一种安全防腐剂代替化学防腐剂。乳酸菌是公认的安全菌株,其产生的抗菌肽安全无毒,且能高效抑制多种食源性腐败菌或致病菌,已成为国内外研究热点。然而,目前只有Nisin等几种抗菌肽被批准为食品级抗菌肽,实现了工业化生产及广泛应用,但其自身只能抑制革兰氏阳性菌生长等一些缺陷十分明显。因此,迫切需要研发出新型
骨关节炎(osteoarthritis,OA)为一种退行性病变,是由于年龄增加、过重、劳损、创伤、关节先天性异常、关节畸形等诸多因素引起的关节软骨退化损伤、关节边缘和软骨下骨反应性增生。临床表现为缓慢发展的关节疼痛、压痛、僵硬、关节肿胀、活动受限和关节畸形,慢性功能障碍等。有研究表明,该病已成为影响运动马匹职业生涯的最重要疾病之一。我国近年来马竞技行业飞速发展,广东省比邻香港,马行业的发展更是突出