一项针对士兵、运动员和其他人的唾液测试旨在预测他们的表现
图片来源：Steven Lelham/Unsplash
一项针对士兵、运动员和其他人的唾液测试旨在预测他们的表现
波士顿大学工程师将领导价值1770万美元的DARPA项目，分析生物标记物，以评估身体和精神上具有挑战性的任务的准备情况
几小时后你就要参加一场艰苦的公路赛了。你有能力冲过终点线吗？还是会在终点前崩溃？或者，也许你要参加一场芭蕾舞演奏会、一场扑克比赛或一场大型演讲——一些对身体或认知要求很高的挑战即将来临，你需要知道你的大脑和身体能承受得起。如果不是依靠模糊的直觉，而是依靠冰冷、确凿的数据呢？
这是波士顿大学工程学院生物医学工程副教授亚历山大·a·格林（Alexander a . Green）领导的一个多机构、跨学科项目的目标。格林和他的同事们计划在四年时间里获得1770万美元的联邦资金，开发一种快速、便携的唾液测试方法，分析与挑战性任务表现相关的各种生物标志物。它可以用来测试准备情况和成功的可能性，只需30分钟就能得出结果。
该项目由美国国防高级澳门威尼斯人注册网站研究计划局（DARPA）资助，旨在开发一种测试，有朝一日通过预测士兵在任务中的表现来拯救生命和金钱。例如，如果飞行员不在最佳区域，这是一个很好的信息，可以让任务小组采取额外的预防措施。该项目的正式名称是用于审讯准备的智能纸张集成技术（SPITFIRE）。
就像互联网、微波炉和飞行员太阳镜一样，格林的测试最终可能会得到远远超出军事范围的应用。
格林表示：“我认为这是一种平台技术。“我们在这里展示了它，在战斗准备中，但它可以应用于帮助每个人。”
准备就绪和性能生物标志物
格林和他的团队将首先对志愿者进行严格的生理测试。
“他们可能在实验室的跑步机上跑步，或者在野外进行多日的军事训练，几乎没有休息，”格林说。“我们将从接受这些挑战的人身上采集样本，看看他们的表现如何与不同的生物标志物联系在一起，”比如睾酮、皮质醇和肌红蛋白——可能有十几个或更多的生物标志物，横跨三大类：RNA、蛋白质和代谢物。
“这是一个复杂的挑战，”格林说。他在开发纸质检测系统方面有着长期的经验，比如针对寨卡病毒的检测。然而，就病毒测试而言，该分析是评估一种或最多两种生物分子，表明体内是否存在病原体。
“但在目前的澳门威尼斯人注册网站研究中，所有的生物标志物每时每刻都存在于我们所有人身上。因此，这确实是一个量化的挑战，”格林的长期同事和该项目的合作者基思·帕迪说。他曾是波士顿大学的博士后，现在是多伦多大学的副教授和加拿大合成生物学和人类健康澳门威尼斯人注册网站研究主席。测试设备将作为一种个人仪表盘，显示感兴趣的生物标志物的水平。“可能有20多种不同的东西总是以不同的程度存在于人体内。但是，这些因素的综合表现是预测高绩效还是低绩效，还是介于两者之间？”
GE医疗技术与创新中心的科学家将从志愿者样本中获取数据，并开发一个机器学习模型，以帮助找出决定准备程度的混合水平。“一些分子可能需要以更高或更低的浓度存在于唾液中，”格林说。
通用电气医疗保健公司的高级科学家Erik Kvam说，通用电气中心以前是通用电气澳门威尼斯人注册网站研究中心的一部分，多年来一直与DARPA合作，以确定准备就绪的生物标志物。
Kvam说：“这项新举措是首次尝试从唾液中寻找多模态分子特征。”“有丰富的生物标志物可用，但它们通常被锁在不易接近的样本中，”比如血液和组织。
预测运动员表现，评估产妇健康等
尽管DARPA的首要任务是武装部队的准备，但该设备可以在民用家庭和诊所中有多种用途。一个明显的应用是精英运动员的训练。格林说：“在一些大型比赛之前，比如奥运会，你可以每天测试自己，看看自己达到最佳状态时的情况。”
澳门威尼斯人注册网站研究人员还设想，在其他健康应用中，该测试可用于评估孕妇在怀孕期间的健康状况，甚至是移植器官排斥的可能性。
帕迪说：“我们正在澳门威尼斯人注册网站研究极端的身体压力及其对身体和认知健康的影响，但这有广泛的潜力。”“然后，我们正在构建的基础设施可以重新定位为任何其他生物标志物。”
Kvam指出，COVID-19大流行如何提高了人们对家庭快速检测的重要性的认识。
Kvam说：“我知道波士顿大学有一个程序，可以更快地进行检测，但对绝大多数人来说，这大约需要三天的时间。”他指的是基于实验室的PCR检测。“SPITFIRE是为了在需要时推进微观监测和决策的最先进技术，而这种需求在COVID期间变得更加明显。”
除了多伦多大学和通用电气中心，该项目的其他合作者来自康涅狄格大学和加拿大国家澳门威尼斯人注册网站研究委员会。
格林说：“来自不同领域的专家聚集在一起，希望能解决一个问题，如果没有同一群人，这个问题是不可能解决的。”“在这方面取得进展令人兴奋。”
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