Pesquisadores de doenças tropicais desenvolvem nova ferramenta para melhorar o diagnóstico da esquistossomose

As doenças tropicais negligenciadas referem-se a um grupo de doenças que afectam milhões de pessoas em todo o mundo, muitas vezes em áreas do mundo atingidas pela pobreza, e que ainda não recebem a atenção científica que merecem. A esquistossomose é uma dessas doenças – uma infecção parasitária persistente que afecta cerca de 250 milhões de pessoas em 78 países, particularmente em África e na América Latina.

Como a esquistossomose é pouco estudada, melhorar as ferramentas de diagnóstico e os tratamentos é muitas vezes uma reflexão tardia. Os diagnósticos atuais disponíveis para testar e tratar a esquistossomose nem sempre detectam a infecção em seus estágios iniciais ou quando a infecção é leve. E os exames de sangue muitas vezes não conseguem distinguir entre infecções ativas e passadas. Não diagnosticada e não tratada, a esquistossomose pode causar complicações graves na bexiga ou no fígado.

Agora, uma equipa de investigadores, incluindo Jessica Fairley, especialista em doenças infecciosas e professora associada da Faculdade de Medicina da Universidade Emory, encontrou formas de detectar a esquistossomose quando outros testes menos sensíveis não conseguem, levando a um tratamento mais precoce que pode melhorar os resultados a longo prazo. Suas descobertas, relatadas em Medicina Translacional Científica, mostram-se promissores no desenvolvimento de um teste clínico de anticorpos que possa detectar rápida e facilmente até mesmo níveis baixos da infecção.

A equipe de pesquisa usou aprendizado de máquina interpretável para separar indivíduos com infecção ativa daqueles com infecção anterior. A comparação de indivíduos saudáveis ​​e infectados em duas coortes humanas do Brasil e do Quênia revelou assinaturas de doença ativa anteriormente não caracterizadas, que podem ser usadas para um diagnóstico mais preciso.

Uma parceria entre ciência e engenharia

Aniruddh Sarkar, coautor do artigo e engenheiro biomédico da Emory e do Georgia Institute of Technology, concentra sua pesquisa principalmente no comportamento de fluidos em escala micro e nano em chips eletrônicos. Como toda a biologia ocorre em fluidos e os chips eletrónicos funcionam na mesma escala microscópica em que existem células e biomoléculas, Sarkar associou-se a Fairley para adaptar a sua experiência “para investigar processos biológicos a um nível muito básico”, como ele diz.

Fairley e Sarkar combinaram seu conhecimento sobre doenças infecciosas e análise de dados biológicos de uma forma nova e até então não reconhecida para diagnosticar a esquistossomose.

“O padrão-ouro tradicional é a visualização microscópica dos ovos do parasita esquistossoma”, diz Fairley. “Você olha no microscópio e isso leva muito tempo. Também pode não detectar infecções.”

Ao colaborar com Sarkar e com o especialista em aprendizado de máquina Jishnu Das, da Universidade de Pittsburgh, outro coautor do artigo, eles conseguiram desenvolver uma plataforma de aprendizado de máquina que poderia identificar grupos de biomarcadores para a esquistossomose que continham mais informações sobre como a doença desenvolvido em pacientes específicos. Sarkar diz que basear o diagnóstico nas qualidades de grupos de anticorpos, em vez da quantidade de um único marcador, tornará possível fazer um trabalho melhor na detecção precoce da doença com segurança.

“Quando você olha para essas centenas de medições apenas com o olho humano, mesmo se você plotá-las com gráficos de barras ou de pizza, encontrar padrões pode ser um desafio”, diz Sarkar. “Vai parecer uma confusão. É aí que entram essas tecnologias. Elas colocam em foco a parte dos dados que realmente importa.”

O objectivo final dos investigadores é ampliar o teste de anticorpos até ao ponto em que possa substituir muitas outras técnicas de diagnóstico e ser utilizado rápida e facilmente em zonas rurais onde a esquistossomose é frequentemente mais prevalente.

Fairley está otimista de que a parceria entre o conhecimento sobre doenças infecciosas e a análise de dados auxiliada por máquinas pode dar uma contribuição muito maior para a saúde pública.

“Apresentar Jishnu e Aniruddh ao ​​mundo das doenças infecciosas negligenciadas permitiu-nos aproveitar a sua experiência analítica para criar novos diagnósticos”, diz Fairley. “E esta parceria interdisciplinar mostra que podemos dar a doenças pouco estudadas como a esquistossomose a atenção que merecem e avançar na melhoria da saúde pública global.”