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OUTBreak AI-driven Detection: Enhancing MALDI-TOF outbreak detection with multimodal AI integrating epidemiological and genomic data

Descrizione del progetto

La spettrometria di massa vuole anticipare l’individuazione degli agenti patogeni ospedalieri grazie all’IA

I batteri resistenti e ipervirulenti causano sempre più spesso infezioni nosocomiali che mettono a rischio la vita dei pazienti. Il sequenziamento completo del genoma rimane lo standard di riferimento per tracciare questi focolai, ma è un metodo costoso, lento e inaccessibile a molti. La spettrometria di massa tempo di volo con desorbimento/ionizzazione laser assistita da matrice (MALDI-TOF, Matrix-assisted laser desorption/ionisation time-of-flight), una tecnica di identificazione rapida e ampiamente disponibile, ha potenzialità ancora inesplorate per il rilevamento dei focolai. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto OUTBRAID si propone di potenziare la tecnologia MALDI-TOF fino a renderla quasi pari al sequenziamento completo del genoma in termini di efficacia. Sfruttando un set di dati spettrali internazionale senza precedenti, insieme a dati sintetici, il progetto addestrerà modelli di apprendimento automatico multimodali per consentire un rilevamento rapido ed economico dei focolai nelle fasi iniziali, al fine di mitigare questa minaccia crescente per la salute pubblica globale.

Obiettivo

Hospital-acquired infections (HAIs) from resistant and hypervirulent bacteria—such as Methicillin-resistant Staphylococcus aureus, Vancomycin-resistant Enterococcus faecium, Carbapenemase-producing Pseudomonas aeruginosa, Carbapenemase-producing Acinetobacter baumannii, and Clostridioides difficile—pose a growing threat to patient safety worldwide. Outbreaks often go undetected until severe harm occurs. While whole genome sequencing (WGS) is the gold standard for outbreak tracing, it is costly, slow and not globally accessible. MALDI-TOF mass spectrometry, in contrast, is rapid and widely used, but its outbreak detection potential remains unexploited.

The OUTBReak AI-driven Detection (OUTBRAID) project will transform hospital outbreak surveillance by leveraging an unprecedented international dataset—over 1.2 million MALDI-TOF spectra already collected at the IMM Zurich, plus new contributions from 9 countries across Europe, Asia, and Australia, including Low and Median Income Countries (LMICs), each providing at least 100 samples per pathogen for rigorous, external validation.

OUTBRAID will develop two breakthrough approaches: (1) diffusion models to generate synthetic MALDI-TOF spectra, ensuring robust, cross-center performance; and (2) multimodal machine learning that combines MALDI-TOF, epidemiological metadata, and WGS to enable automated, high-resolution cluster detection. These models will be benchmarked not only at species level but also at sequence type (ST), cgMLST, and single-nucleotide polymorphism (SNP) resolution—pushing MALDI-TOF as close as possible to the granularity of WGS.

All data, models, and code will be open access. OUTBRAID’s participation in workshops and training will reach and train 150+ scientists and clinicians (e.g. ESCMID), ensuring broad impact. By braiding together international data streams and AI, OUTBRAID aims to deliver scalable tools for early outbreak detection, supporting hospitals and public health globally.

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinatore

UNIVERSITAT ZURICH
Contributo netto dell'UE
€ 307 958,88
Indirizzo
RAMISTRASSE 71
8006 Zurich
Svizzera
Regione
Schweiz/Suisse/Svizzera Zürich Zürich
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)