Ciência
Nova técnica usa inteligência artificial para diagnosticar a covid-19
Pesquisadores brasileiros desenvolveram uma técnica para identificar novo coronavírus e prever complicações
Coronavírus: pesquisadores descobrem nova técnica para diagnosticar covid-19 (Anton Vaganov/Reuters)
Um método que permite diagnosticar a covid-19 em cerca de 20 minutos – com baixo custo e sem a necessidade de reagentes importados – foi descrito por pesquisadores brasileiros em artigo divulgado na plataforma medRxiv, ainda sem revisão por pares.
O sistema usa algoritmos de inteligência artificial capazes de reconhecer em amostras de plasma sanguíneo de pacientes um padrão de moléculas característico da doença. Segundo os autores, também é possível identificar, entre os casos confirmados, os indivíduos com maior risco de desenvolver manifestações graves, como insuficiência respiratória.
O projeto é apoiado pela FAPESP e envolve pesquisadores da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e da Universidade de São Paulo (USP), além de colaboradores no Amazonas.
“Nos testes feitos para validar a metodologia, conseguimos diferenciar as amostras positivas e negativas com um acerto de mais de 90%. Também fizemos a diferenciação entre casos graves e leves com acerto em torno de 82%. Agora, estamos iniciando o processo de certificação junto à Anvisa [Agência Nacional de Vigilância Sanitária]”, conta à Agência FAPESP o professor da Unicamp Rodrigo Ramos Catharino, coordenador da pesquisa.
Segundo ele, o exame, quando em operação, poderia custar em torno de R$ 40 por amostra, cerca de metade do preço de custo do RT-PCR, método considerado padrão-ouro para diagnóstico da covid-19.
O trabalho vem sendo desenvolvido no Laboratório Innovare de Biomarcadores, durante o doutorado de Jeany Delafiori, e integra uma linha de pesquisa que combina técnicas de metabolômica e aprendizado de máquina para buscar marcadores capazes de auxiliar o diagnóstico de doenças como zika, dengue hemorrágica, fibrose cística, diabetes e outros distúrbios metabólicos.
O grupo trabalha em parceria com o Laboratório de Inferência em Dados Complexos (Recod) do Instituto de Computação (IC) da Unicamp, coordenado pelo professor Anderson Rocha e conta com a participação de seu colaborador Luiz Claudio Navarro.
“O projeto contou com a participação de 728 pacientes – sendo 369 com diagnóstico de covid-19 confirmado clinicamente e por RT-PCR. As amostras de indivíduos não infectados foram usadas para comparação, como uma espécie de grupo controle. No caso de alguns pacientes que desenvolveram complicações e precisaram ser internados, foi coletada uma segunda amostra de sangue. De modo geral, entre os casos confirmados, havia indivíduos com sintomas leves e graves”, conta Delafiori.
Todas as amostras foram analisadas em um equipamento conhecido como espectrômetro de massas, capaz de discriminar as substâncias presentes em fluidos corporais. Como explicam os pesquisadores, esse conjunto de moléculas encontrado no plasma sanguíneo retrata os diversos processos metabólicos ativos no organismo.
“Nos concentramos nas moléculas de baixo peso molecular, como os aminoácidos, os pequenos peptídeos e os lipídeos. Elas surgem na parte final dos processos metabólicos e, portanto, estão mais diretamente ligadas aos sintomas que os pacientes estavam manifestando no momento da coleta”, explica Delafiori.
Parte das amostras foi então usada pela equipe do IC-Unicamp para ensinar um método de inteligência artificial a reconhecer padrões de metabólitos encontrados nos casos positivos e nos negativos, bem como diferenciar os padrões dos casos leves e graves. A outra parte foi usada em um teste cego, cujo objetivo foi avaliar o acerto final da análise feita pelo sistema.
Segundo os dados do artigo, o método alcançou 97,6% de especificidade e 83,8% de sensibilidade para o diagnóstico da doença no teste cego. Já em relação à análise de risco para manifestação grave a especificidade foi de 76,2% e a sensibilidade foi de 87,2%.
“Sensibilidade [também conhecido como sensitividade] é o parâmetro que indica o quão sensível o método é para detectar a presença ou ausência da covid-19. Já especificidade tem a ver com a capacidade de diferenciar a covid-19 de outras condições de saúde. Esses dois parâmetros, quando analisados em conjunto, determinam a taxa de acerto”, explica Delafiori. “Ainda estamos trabalhando para melhorar a taxa de acerto do exame, à medida que novas amostras de pacientes são coletadas por nossos colaboradores.”
De acordo com Rocha, o algoritmo desenvolvido é capaz de incorporar conhecimento na medida em que analisa novas amostras, o que tende a se refletir em uma melhora na performance com o passar do tempo. “Se hoje ele tem uma taxa de acerto em torno de 90%, é provável que acerte ainda mais quando chegar a milhares de pacientes analisados”, afirma o pesquisador.
A equipe do IC-Unicamp também criou um software para automatizar todo o processo de análise e gerar, no final, um relatório que informa para o médico se o paciente tem a covid-19 e se apresenta risco de complicações.
“Esses biomarcadores preditores de evolução da doença podem, por exemplo, ajudar o médico da assistência básica a decidir se o paciente que testar positivo pode ser mantido em isolamento domiciliar ou se deve ser transferido para um centro de maior complexidade”, comenta Rinaldo Focaccia Siciliano, médico assistente da Divisão de Moléstias Infecciosas e Parasitárias do Hospital das Clínicas (HC-FM-USP) e da Unidade de Controle de Infecção Hospitalar do Instituto do Coração (InCor), um dos coautores do artigo.
Na avaliação de Siciliano, o método tem mostrado um bom desempenho para detectar tanto os casos leves, nos primeiros dias de sintomas, como também os mais avançados, de pacientes que já apresentam falta de ar na admissão ao hospital. “A vantagem de ter vários centros participando do projeto, com diferentes perfis, é a variabilidade das amostras. Isso permite que seja possível aplicar a metodologia em diferentes cenários, tanto ambulatorial quanto hospitalar”, diz.
Outro avanço apontado pelo pesquisador é a possibilidade de diagnosticar precocemente a doença por meio de uma amostra de sangue, mais fácil de ser coletada do que a secreção nasal usada no teste de RT-PCR. “A coleta com swab [cotonete comprido inserido no fundo do nariz] requer equipe bem treinada e sala apropriada, pois há risco de dispersão de aerossóis contaminados com o vírus. E o teste sanguíneo atualmente disponível só é capaz de detectar anticorpos alguns dias depois do surgimento dos sintomas.”
Modelo otimizado
Enquanto a maioria dos testes laboratoriais analisa no sangue os níveis de algumas poucas substâncias, o sistema computacional desenvolvido pela equipe da Unicamp é capaz de olhar, ao mesmo tempo, para milhares de variáveis e extrair interconexões diretas e cruzadas entre elas: por exemplo, quais substâncias estão aumentadas e quais estão diminuídas em indivíduos com uma determinada doença.
“Para tornar isso possível, trabalhamos nos últimos três anos no desenvolvimento de um modelo matemático que seja explicável, ou seja, que nos permita não apenas fazer uma predição correta como também saber quais variáveis o sistema está olhando para fazer essa predição. Isso possibilita, após a identificação de um primeiro conjunto de biomarcadores, selecionar os mais significativos e otimizar o processo de análise. Além disso, os dados gerados podem ser usados pela área de metabolômica para desvendar o mecanismo da doença”, explica Navarro.
No caso da covid-19, o grupo chegou a um conjunto de aproximadamente 30 metabólitos que funcionam como uma assinatura da doença. De acordo com Delafiori, o diagnóstico positivo foi associado, por exemplo, a uma redução no nível de lisofosfatidilcolinas – fosfolipídios derivados de glicerol que contêm fosfato na sua estrutura. “Essas moléculas são precursoras de surfactantes pulmonares [compostos que reduzem a tensão superficial dentro do alvéolo pulmonar, prevenindo o colapso durante a expiração] e protegem o órgão de infecções oportunistas. A diminuição dessas espécies foi reportada previamente em pacientes com síndrome respiratória aguda grave”, conta.
Também se observou nos casos positivos, diminuição nos derivados de colesterol, que foi ainda mais pronunciada nos pacientes que evoluíram para a forma grave. “Alguns estudos reportam redução nos níveis de colesterol à medida que o paciente com covid-19 evolui para um desfecho negativo”, diz a pesquisadora.
Já os níveis de glicerolpídios – reportados previamente desregulados na síndrome respiratória aguda grave – estavam aumentados nas amostras de pacientes com a doença.
“Após essa etapa de validação bioquímica dos biomarcadores – que permitiu, por exemplo, descartar moléculas associadas ao uso de um medicamento anti-inflamatório que não tinham relação com a doença – combinamos as variáveis restantes em pares. Essa nova técnica que estamos introduzindo no modelo aumenta a acurácia da análise e a torna possível de ser feita com diferentes equipamentos de espectrometria de massas”, conta Navarro.
Na avaliação de Catharino, a metodologia poderia ser aplicada em qualquer laboratório público ou privado equipado com um espectrômetro de massas. Enquanto protocolam o registro na Anvisa, os pesquisadores pretendem aumentar ainda mais a diversidade das amostras analisadas no contexto da pesquisa para melhorar a performance do sistema.
O grupo conta com a colaboração de pesquisadores da Universidade do Estado do Amazonas (UEA), da Fundação de Medicina Tropical Doutor Heitor Vieira Dourado, da Fundação de Vigilância em Saúde do Amazonas, da Fiocruz Amazônia e de diversos hospitais associados ao projeto.
Além da nova metodologia para diagnóstico, o projeto prevê a pesquisa dos mecanismos envolvidos nos distúrbios de coagulação sanguínea – entre eles a alteração na capacidade das plaquetas de se agregar – que têm sido associados à covid-19. Essa parte da investigação é coordenada pelo professor da USP José Carlos Nicolau. O trabalho descrito no artigo também conta com apoio da FAPESP por meio de auxílios concedidos à professora da USP Ester Sabino e aos professores da Unicamp Wagner José Fávaro e Fabio Trindade Maranhão Costa.
Equipe internacional de pesquisas descreveu nesta segunda-feira evidências de possíveis micróbios que residem nas nuvens venusianas
Vênus: busca por vida em outros planetas do Sistema Solar não estava, até então, focada em Vênus (SCIEPRO/Getty Images)
A Nasa avalia aprovar, até abril do ano que vem, duas missões científicas planetárias a partir de quatro propostas que estão sendo revisadas, incluindo uma para Vênus que, segundo cientistas, pode ajudar a determinar se há ou não vida no planeta.
Uma equipe internacional de pesquisas descreveu nesta segunda-feira evidências de possíveis micróbios que residem nas nuvens venusianas, que são altamente ácidas: traços de fosfina, um gás que, na Terra, é produzido por bactérias que habitam ambientes livres de oxigênio. A descoberta oferece fortes evidências de potencial vida fora da Terra.
A agência espacial americana selecionou em fevereiro quatro propostas de missões que agora estão sendo revisadas por um painel da Nasa, duas das quais envolvem o envio de sondas robóticas a Vênus. Uma delas, chamada Davinci+, enviaria uma sonda para a atmosfera do planeta.
“Davinci é a escolha lógica se estivermos motivados em parte por querer saber mais sobre essa descoberta — pois a maneira de saber mais é ir lá e ver o que está acontecendo na atmosfera”, disse à Reuters na terça-feira David Grinspoon, um astrobiólogo que trabalha na proposta Davinci+.
As outras três propostas incluem: a IVO, uma missão para a lua vulcanicamente ativa de Júpiter Io; a Trident, uma jornada de voo sobre a lua gelada de Netuno, Triton, para mapeá-la; e a Veritas, a segunda das propostas de missões a Vênus, que seria focada na compreensão da história geológica do planeta. A Nasa disse que pode escolher uma ou duas das missões.
A busca por vida em outros planetas do Sistema Solar não estava, até então, focada em Vênus. Em julho, a Nasa lançou um veículo explorador de nova geração para buscar traços de possíveis indícios de seres vivos no passado de Marte.
Asteroide poderia ter causado uma devastação global caso colidisse com a Terra — como se 2020 precisasse de mais essa
Asteroide: brasileiro descobriu objeto perigoso (dottedhippo/Getty Images)
Um astrônomo amador brasileiro identificou um asteroide potencialmente perigoso que estava indo em direção à Terra dias antes de ele passar pelo planeta. O asteroide, que poderia ter causado uma devastação global caso colidisse com a Terra, passou perto, mas com uma distância segura de cerca de 40 milhões de quilômetros — 100 vezes mais distante que a Lua fica da Terra, por exemplo.
Apesar de ele ter passado a uma distância considerável da Terra, os especialistas acreditam que a situação é um alerta em relação aos grandes objetos que podem se aproximar do planeta sem sequer serem identificados. O objeto, chamado de Asteroid 2020 QU6, tinha um quilômetro de diâmitro e foi encontrado por Leonardo Scanferla Amaral no Observatório Campo dos Amarais em 27 de agosto. O QU6 passou bem perto da Terra no dia 10 de setembro — e (ainda bem) nada de grave aconteceu.
O asteroide Bennu está deixando pequenas rochas ao longo de sua trajetória e os cientistas ainda não sabem por que isso está acontecendo
Um estudo realizado pela Nasa e publicado no Journal of Geophysical Research: Planets revelou que um dos asteroides observados pela agência espacial americana está, aos poucos, se desintegrando no espaço. O asteroide Bennu, analisado pela sonda OSIRIS-REx, está soltando pequenos pedaços de rocha ao longo de sua trajetória.
De acordo com o artigo publicado na quarta-feira (9), os pedaços que o asteroide deixa no espaço medem menos de 6 cm de diâmetro. Essas partículas ejetadas naturalmente são tão pequenas que, eventualmente, acabam caindo novamente na superfície do asteroide após entrarem em órbita por um breve período.
O fenômeno foi inicialmente reportado pelo cientista planetário Carl Hergenrother, da Universidade do Arizona, nos Estados Unidos. O pesquisador observou o que pensava ser um novo grupo de estrelas próximo ao asteroide. Após uma análise mais criteriosa, Hergenrother descobriu que os pontos observados não eram estrelas, mas partículas do próprio asteroide.
“Eu estava olhando para os padrões das estrelas nas imagens e lembrei que não havia visto aquele aglomerado de estrelas”, afirmou ao Futurism. Ele diz que notou 200 pontos de luz onde deveriam existir apenas 10 estrelas. Essa diferença fez com que o cientista iniciasse uma investigação sobre o que estava acontecendo. “Todas essas 200 partículas caberiam em um ladrilho de 10 cm²”, diz.
Presidente da empresa afirmou que a vacina será distribuída igualmente entre os países e que a AstraZeneca será capaz de fabricar até 3 bilhões de doses
Vacina: testes de Oxford e AstraZeneca foram pausados na terça (Paul Biris/Getty Images)
Os testes da vacina contra o novo coronavírus desenvolvida em parceria com a universidade britânica de Oxford e a farmacêutica anglo-sueca AstraZeneca foram pausados nesta terça-feira, 8, após um dos voluntários apresentar sintomas que podem ter relação com a proteção. Padrão em pesquisas científicas, em tempos de covid-19, a pausa preocupou as pessoas ao redor do mundo — mas não há motivo para pânico.
Segundo o jornal britânico The Guardian, o presidente da AstraZeneca, Pascal Soriot, afirmou que a vacina ainda pode ficar pronta neste ano. Soriot não sabe ao certo quando os testes retornarão, uma vez que isso depende da avaliação do comitê responsável pela vacina, mas afirma que a companhia e a universidade estão “no caminho para ter uma data para submeter a vacina para aprovação regulatória no final de 2020”. Se atrasar, ele acredita que a vacina ficará pronta “no máximo no começo do ano que vem”.
“É muito comum que testes sejam pausados, e muitos especialistas te dirão isso. A diferença é que com outros testes de vacinas, o mundo inteiro não está de olho, é claro. Eles param, eles estudam, e recomeçam”, afirmou Soriot.
A vacina está sendo testada em cerca de 60 mil pessoas ao redor do mundo, inclusive no Brasil. Ela está atualmente na fase 2/3 de testes na Inglaterra e na Índia e na fase 3 no Brasil, na África do Sul e em mais de 60 locais nos Estados Unidos — onde a vacina será testada em 30 mil pessoas. É também considera a opção mais avançada pela Organização Mundial da Saúde (OMS).
A paciente que ficou doente pode ter tido uma mielite transversa, doença causada por um processo inflamatório na medula espinhal, comumente causado por infecções virais — mas, segundo Soriot, ainda não se sabe ao certo qual foi a doença e testes estão sendo feitos.
Em nota a Universidade Federal de São Paulo – Unifesp (uma das responsáveis pelos testes da vacina da universidade britânica do Brasil) afirmou que, por aqui, “o estudo envolve cinco mil voluntários e avança como o esperado”. “Muitos já receberam a segunda dose e até o momento não houve registro de intercorrências graves de saúde”, afirmou a universidade.
Chamada de ChAdOx1 (AZD1222), a proteção de Oxford e da AstraZeneca é baseada no adenovírus (grupo de vírus que causam problemas respiratórios, como resfriados) enfraquecido de um chimpazé. A vacina do Instituto de Biotecnologia de Pequim em parceria com a empresa chinesa CanSino também é feita com base no adenovírus, que não é um processo totalmente desconhecido pelos cientistas.
A opção também contém a sequência genética das espículas do SARS-CoV-2. “Quando a vacina entra nas células dentro do corpo, ela usa o código genético para produzir as espículas de proteínas do vírus. Isso induz a uma resposta imune, o que prepara o sistema imunológico para atacar a doença se ela infectar o corpo”, explica a universidade britânica em um comunicado publicado em seu site oficial.
Soriot também disse que a vacina será distribuída igualmente entre os países uma vez que for aprovada e que a AstraZeneca será capaz de fabricar até 3 bilhões de doses. Ele também afirma que está confiante que, com todas as vacinas que estão sendo desenvolvidas por outras empresas, o mundo todo conseguirás e proteger do vírus que já deixou mais de 27 milhões de infectados.
A corrida pela cura
Nunca antes foi feito um esforço tão grande para a produção de uma vacina em um prazo tão curto — algumas empresas prometem que até o final do ano ou no máximo no início de 2021 já serão capazes de entregá-la para os países. A vacina do Ebola, considerada uma das mais rápidas em termos de produção, demorou cinco anos para ficar pronta e foi aprovada para uso nos Estados Unidos, por exemplo, somente no ano passado.
Uma pesquisa aponta que as chances de prováveis candidatas para uma vacina dar certo é de 6 a cada 100 e a produção pode levar até 10,7 anos. Para a covid-19, as farmacêuticas e companhias em geral estão literalmente correndo atrás de uma solução rápida.
Quais são as fases de uma vacina?
Para uma vacina ou medicação ser aprovada e distribuída, ela precisa passar por três fases de testes. A fase 1 é a inicial, quando as empresas tentam comprovar a segurança de seus medicamentos em seres humanos; a segunda é a fase que tenta estabelecer que a vacina ou o remédio produz, sim, imunidade contra um vírus, já a fase 3 é a última fase do estudo e tenta demonstrar a eficácia da droga.
Uma vacina é finalmente disponibilizada para a população quando essa fase é finalizada e a proteção recebe um registro sanitário. Por fim, na fase 4, a vacina ou o remédio é disponibilizado para a população.
Com isso, as medidas de proteção, como o uso de máscaras, e o distanciamento social ainda precisam ser mantidas. A verdadeira comemoração sobre a criação de uma vacina deve ficar para o futuro, quando soubermos que a imunidade protetora realmente é desenvolvida após a aplicação de uma vacina. Até o momento, nenhuma situação do tipo aconteceu.
A Rússia foi o primeiro país a registrar uma vacina contra o novo coronavírus, apesar da preocupação da comunidade científica
Sputnik V: vacina teve primeiros resultados divulgados na última semana (Fundo de Investimento Direto Russo/Divulgação/Reuters)
A Rússia liberou nesta terça-feira, 8, o primeiro lote de vacina contra o novo coronavírus para circulação mesmo sem concluir todos os testes clínicos necessários para a aprovação de uma vacina. O anúncio foi feito pelo ministério da saúde russo, que afirmou que a proteção “passou nos testes laboratoriais de qualidade necessários”.
Na última semana foram divulgados os primeiros resultados preliminares da “Sputnik V”, que apontaram que a vacina foi capaz de induzir resposta imune nos voluntários e se mostrou segura nos testes de fase 1 e 2. Segundo o Instituto Gamaleya, que está produzindo a vacina, cerca de 80 milhões de doses precisariam ser produzidas para atingir a imunidade de rebanho.
O ministro da saúde da Rússia, Mikhail Murashko, afirmou nesta segunda-feira, 7, que as primeiras entregas da vacina serão “pequenas”. Anteriormente ele havia dito que a vacina seria dada primeiramente para profissionais da área da saúde e professores.
O instituto russo também disse que recrutou cerca de 25 mil voluntários dos 40 mil que farão parte da fase 3 (a última) de testes. As testagens serão feitas de forma duplo-cega, quando nem o paciente e nem os médicos sabem qual droga está sendo administrada.
A vacina russa é baseada no adenovírus humano fundido com a espícula de proteína em formato de coroa que dá nome ao coronavírus.
No mês passado a Rússia foi o primeiro país a registrar uma vacina contra o coronavírus no mundo, apesar da desconfiança global causada pela falta de estudos que comprovassem a eficácia da proteção. Também em agosto, o país informou que promoverá uma vacinação em massa já em outubro deste ano.
Mais de 20 países já fizeram pedidos de mais de 1 bilhão de doses da vacina russa, mesmo com a preocupação da comunidade científica. Segundo o presidente do Instituto de Tecnologia do Paraná (Tecpar), Jorge Callado, a Sputnik V deve chegar ao Brasil em 2021.
Um movimento parecido está sendo ensaiado pelo presidente americano Donald Trump, que afirmou recentemente que uma vacina contra o vírus pode estar disponível já em outubro. “Teremos em breve essa incrível vacina, com velocidade nunca vista antes”, disse ele. “A vacina será muito segura, muito efetiva, e as pessoas do mundo estarão felizes e voltaremos à prosperidade sem precedentes”, continuou.
Uma possível vacinação já em outubro ou no começo de novembro também foi ventilada em documentos do Centro de Controle e Prevenção de Doenças (CDC) americano. Segundo reportou a imprensa americana, o órgão enviou aos estados uma ordem para que “preparem locais e equipamentos para uma vacinação em massa já no mês que vem”. Se confirmada, a data pode ser antes das eleições presidenciais americanas, em 3 de novembro.
Os protocolos que a agência de saúde enviou aos estados parecem ter sido pensados para as vacinas das americanas Pfizer (em parceria com a alemã BioNTech) e da Moderna. O governo americano já fez acordo com ambas para comprar boa parte da produção.
Dias depois de o caso do CDC ir a público, a Pfizer anunciou que os resultados da última fase de testes de sua vacina devem sair já no começo de outubro.
Quais são as fases de uma vacina?
Para uma vacina ou medicação ser aprovada e distribuída, ela precisa passar por três fases de testes. A fase 1 é a inicial, quando as empresas tentam comprovar a segurança de seus medicamentos em seres humanos; a segunda é a fase que tenta estabelecer que a vacina ou o remédio produz, sim, imunidade contra um vírus, já a fase 3 é a última fase do estudo e tenta demonstrar a eficácia da droga.
Uma vacina é finalmente disponibilizada para a população quando essa fase é finalizada e a proteção recebe um registro sanitário. Por fim, na fase 4, a vacina ou o remédio é disponibilizado para a população.
Com isso, as medidas de proteção, como o uso de máscaras, e o distanciamento social ainda precisam ser mantidas. A verdadeira comemoração sobre a criação de uma vacina deve ficar para o futuro, quando soubermos que a imunidade protetora realmente é desenvolvida após a aplicação de uma vacina. Até o momento, nenhuma situação do tipo aconteceu.
Sentimento anti-vacina tem crescido e pesquisas mostram que parte da população dos EUA não irá tomar a dose assim que ela estiver disponível.
Pfizer: Albert Bourla diz que aqueles que não tomarem uma dose da vacina serão ‘elo fraco’ (Foto/Getty Images)
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