A novel machine-learning aided platform for rapid detection of urine ESBLs and carbapenemases: URECA-LAMP
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Pathogenic gram-negative bacteria frequently carry genes encoding extended-spectrum beta-lactamases (ESBL) and/or carbapenemases. Of great concern are carbapenem resistant Escherichia coli , Klebsiella pneumoniae , Pseudomonas aeruginosa, and Acinetobacter baumannii . Despite the need for rapid AMR diagnostics globally, current molecular detection methods often require expensive equipment and trained personnel. Here, we present a novel machine-learning-aided platform for the rapid detection of ESBLs and carbapenemases using Loop-mediated isothermal Amplification (LAMP). The platform consists of (i) an affordable device for sample lysis, LAMP amplification, and visual fluorometric detection; (ii) a LAMP screening panel to detect the most common ESBL and carbapenemase genes; and (iii) a smartphone application for automated interpretation of results. Validation studies on clinical isolates and urine samples demonstrated percent positive and negative agreements above 95% for all targets. Accuracy, precision, and recall values of the machine learning model deployed in the smartphone application were all above 92%. Providing a simplified workflow, minimal operation training, and results in less than an hour, this study demonstrated the platform’s feasibility for near-patient testing in resource-limited settings. IMPORTANCE Extended-spectrum beta-lactamases (ESBL) and carbapenemases confer resistance to third-generation cephalosporins and carbapenems in pathogenic Gram-negative bacteria such as Escherichia coli , Klebsiella pneumoniae , Pseudomonas aeruginosa, and Acinetobacter baumannii . Conventional antimicrobial susceptibility testing is based on phenotypic methods, and results can take several days to be obtained. Current genotypic detection methods can be rapid but require expensive equipment and trained personnel. In this study, we present a novel machine learning-aided platform for the rapid detection of ESBLs and carbapenemases using Loop-mediated isothermal Amplification (LAMP). The validation of the platform demonstrated percent positive and negative agreements above 95% for all targets. The newly developed platform provided a simplified workflow, minimal technical training, and results in less than an hour. This study demonstrated the platform’s feasibility for rapid testing of ESBL and carbapenemases in bacteria and urine specimens.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».