Em direção a um dispositivo farejador de doenças que rivaliza com o nariz de um cachorro

Cães treinados podem detectar câncer e outras doenças pelo cheiro. Um dispositivo poderia fazer o mesmo?



Close de um cachorroJOEL SAGET / AFP via Getty Images

Numerosos estudos mostraram que cães treinados podem detectar muitos tipos de doenças - incluindo câncer de pulmão, mama, ovário, bexiga e próstata e, possivelmente, Covid-19 - simplesmente através do olfato. Em alguns casos, envolvendo câncer de próstata, por exemplo, os cães tiveram uma taxa de sucesso de 99% na detecção da doença ao cheirar amostras de urina dos pacientes.




Mas leva tempo para treinar esses cães, e sua disponibilidade e tempo são limitados. Os cientistas estão procurando maneiras de automatizar as incríveis capacidades olfativas do nariz e do cérebro caninos, em um dispositivo compacto. Agora, uma equipe de pesquisadores do MIT e de outras instituições criou um sistema que pode detectar o conteúdo químico e microbiano de uma amostra de ar com sensibilidade ainda maior do que o nariz de um cachorro. Eles acoplaram isso a um processo de aprendizado de máquina que pode identificar as características distintivas das amostras portadoras de doenças.



As descobertas, que os pesquisadores afirmam que algum dia podem levar a um sistema automatizado de detecção de odores pequeno o suficiente para ser incorporado a um telefone celular, estão sendo publicadas hoje na revista PLOS One, em um artigo de Claire Guest da Medical Detection Dogs no Reino Unido, O cientista pesquisador Andreas Mershin, do MIT, e outros 18 na Universidade Johns Hopkins, na Fundação do Câncer de Próstata e em várias outras universidades e organizações.

“Os cães, por cerca de 15 anos agora, têm se mostrado os primeiros e mais precisos detectores de doenças para qualquer coisa que já tentamos”, diz Mershin. E seu desempenho em testes controlados em alguns casos excedeu o dos melhores testes de laboratório atuais, diz ele. “Até agora, muitos tipos diferentes de câncer foram detectados mais cedo por cães do que qualquer outra tecnologia. '



Além do mais, os cães aparentemente pegam conexões que até agora têm iludido os pesquisadores humanos: quando treinados para responder a amostras de pacientes com um tipo de câncer, alguns cães identificaram vários outros tipos de câncer - embora as semelhanças entre as amostras não fossem não é evidente para os humanos.



Esses cães podem identificar “cânceres que não têm assinaturas biomoleculares idênticas em comum, nada nos odorantes”, diz Mershin. Usando ferramentas analíticas poderosas, incluindo espectrometria de massa de cromatografia gasosa (GCMS) e perfil microbiano, 'se você analisar as amostras de, digamos, câncer de pele e câncer de bexiga e câncer de mama e câncer de pulmão - todas as coisas que o cão demonstrou ser capaz detectar - eles não têm nada em comum. ' No entanto, o cão pode de alguma forma generalizar a partir de um tipo de câncer para ser capaz de identificar os outros.

Mershin e a equipe nos últimos anos desenvolveram e continuaram a melhorar um sistema detector miniaturizado que incorpora receptores olfativos de mamíferos estabilizados para atuar como sensores, cujos fluxos de dados podem ser tratados em tempo real pelos recursos de um smartphone típico. Ele prevê o dia em que cada telefone terá um detector de cheiro embutido, assim como as câmeras agora são onipresentes nos telefones. Esses detectores, equipados com algoritmos avançados desenvolvidos por meio de aprendizado de máquina, podem detectar sinais precoces de doenças muito mais cedo do que os regimes de triagem típicos, diz ele - e podem até alertar sobre fumaça ou vazamento de gás.



Nos últimos testes, a equipe testou 50 amostras de urina de casos confirmados de câncer de próstata e controles conhecidos como livres da doença, usando cães treinados e manipulados por cães de detecção médica no Reino Unido e o sistema de detecção miniaturizado. Eles então aplicaram um programa de aprendizado de máquina para descobrir quaisquer semelhanças e diferenças entre as amostras que pudessem ajudar o sistema baseado em sensor a identificar a doença. Ao testar as mesmas amostras, o sistema artificial foi capaz de igualar as taxas de sucesso dos cães, com ambos os métodos marcando mais de 70 por cento.

O sistema de detecção miniaturizado, diz Mershin, é na verdade 200 vezes mais sensível do que o nariz de um cachorro em termos de ser capaz de detectar e identificar pequenos traços de moléculas diferentes, conforme confirmado por meio de testes controlados exigidos pela DARPA. Mas em termos de interpretação dessas moléculas, 'é 100% mais burro'. É aí que entra o aprendizado de máquina, para tentar encontrar os padrões evasivos que os cães podem inferir a partir do cheiro, mas os humanos não foram capazes de entender a partir de uma análise química.



“Os cães não conhecem química”, diz Mershin. “Eles não veem uma lista de moléculas em suas cabeças. Quando você cheira uma xícara de café, você não vê uma lista de nomes e concentrações, você sente uma sensação integrada. Essa sensação de caráter olfativo é o que os cães podem minerar.



Embora o aparato físico para detectar e analisar as moléculas no ar esteja em desenvolvimento há vários anos, com muito foco na redução de seu tamanho, até agora faltava análise. 'Sabíamos que os sensores já são melhores do que os cães podem fazer em termos de limite de detecção, mas o que não mostramos antes é que podemos treinar uma inteligência artificial para imitar os cães', diz ele. - E agora mostramos que podemos fazer isso. Mostramos que o que o cachorro faz pode ser reproduzido até certo ponto. '

Essa conquista, dizem os pesquisadores, fornece uma estrutura sólida para pesquisas futuras a fim de desenvolver a tecnologia em um nível adequado para uso clínico. Mershin espera poder testar um conjunto muito maior de amostras, talvez 5.000, para apontar com mais detalhes os indicadores significativos da doença. Mas esses testes não são baratos: custa cerca de US $ 1.000 por amostra para amostras clinicamente testadas e certificadas de urina portadora de doenças e livre de doenças a serem coletadas, documentadas, enviadas e analisadas, diz ele.



Refletindo sobre como ele se envolveu nesta pesquisa, Mershin lembrou um estudo de detecção de câncer de bexiga, no qual um cão identificava erroneamente um membro do grupo de controle como sendo positivo para a doença, embora ele tivesse sido especificamente selecionado com base em testes hospitalares como estar livre de doenças. O paciente, que sabia do teste do cachorro, optou por fazer mais testes e, alguns meses depois, descobriu que tinha a doença em um estágio muito inicial. “Mesmo sendo apenas um caso, tenho que admitir que isso me influenciou”, diz Mershin.

A equipe incluiu pesquisadores do MIT, Johns Hopkins University em Maryland, Medical Detection Dogs em Milton Keynes, Reino Unido, Cambridge Polymer Group, Prostate Cancer Foundation, Universidade do Texas em El Paso, Imagination Engines e Harvard University. A pesquisa foi apoiada pela Prostate Cancer Foundation, o National Cancer Institute e os National Institutes of Health.



Reproduzido com permissão de MIT News . Leia o artigo original .

Compartilhar:

Seu Horóscopo Para Amanhã

Idéias Frescas

Categoria

Outro

13-8

Cultura E Religião

Alquimista Cidade

Livros Gov-Civ-Guarda.pt

Gov-Civ-Guarda.pt Ao Vivo

Patrocinado Pela Fundação Charles Koch

Coronavírus

Ciência Surpreendente

Futuro Da Aprendizagem

Engrenagem

Mapas Estranhos

Patrocinadas

Patrocinado Pelo Institute For Humane Studies

Patrocinado Pela Intel The Nantucket Project

Patrocinado Pela Fundação John Templeton

Patrocinado Pela Kenzie Academy

Tecnologia E Inovação

Política E Atualidades

Mente E Cérebro

Notícias / Social

Patrocinado Pela Northwell Health

Parcerias

Sexo E Relacionamentos

Crescimento Pessoal

Podcasts Do Think Again

Vídeos

Patrocinado Por Sim. Cada Criança.

Geografia E Viagens

Filosofia E Religião

Entretenimento E Cultura Pop

Política, Lei E Governo

Ciência

Estilos De Vida E Questões Sociais

Tecnologia

Saúde E Medicina

Literatura

Artes Visuais

Lista

Desmistificado

História Do Mundo

Esportes E Recreação

Holofote

Companheiro

#wtfact

Pensadores Convidados

Saúde

O Presente

O Passado

Ciência Dura

O Futuro

Começa Com Um Estrondo

Alta Cultura

Neuropsicologia

Grande Pensamento+

Vida

Pensamento

Liderança

Habilidades Inteligentes

Arquivo Pessimistas

Começa com um estrondo

Grande Pensamento+

Neuropsicologia

Ciência dura

O futuro

Mapas estranhos

Habilidades Inteligentes

O passado

Pensamento

O poço

Saúde

Vida

Outro

Alta cultura

A Curva de Aprendizagem

Arquivo Pessimistas

O presente

Patrocinadas

A curva de aprendizado

Liderança

ciência difícil

De outros

Pensando

Arquivo dos Pessimistas

Negócios

Artes E Cultura

Recomendado