Dispositivo para detectar enfermedades compite con la nariz de un perro

Redacción Mx Político.- Numerosos estudios han demostrado que los perros entrenados pueden detectar muchos tipos de enfermedades, incluidos los cánceres de pulmón, mama, ovario, vejiga y próstata, y posiblemente Covid19, simplemente a través del olfato. En algunos casos, relacionados con el cáncer de próstata, por ejemplo, los perros tuvieron una tasa de éxito del 99% en la detección de la enfermedad al olfatear las muestras de orina de los pacientes.

Pero se necesita tiempo para entrenar a estos perros, y su disponibilidad y tiempo son limitados. Los científicos han estado buscando formas de automatizar las asombrosas capacidades olfativas de la nariz y el cerebro caninos, en un dispositivo compacto. Ahora, un equipo de investigadores del MIT y otras instituciones ha ideado un sistema que puede detectar el contenido químico y microbiano de una muestra de aire con una sensibilidad aún mayor que la nariz de un perro. Combinaron esto con un proceso de aprendizaje automático que puede identificar las características distintivas de las muestras portadoras de enfermedades.

Los hallazgos, que los investigadores dicen que algún día podrían conducir a un sistema automatizado de detección de olores lo suficientemente pequeño como para ser incorporado a un teléfono celular, se publican hoy en la revista PLOS One, en un artículo de Claire Guest de Medical Detection Dogs en el Reino Unido. El científico investigador Andreas Mershin del MIT y otros 18 en la Universidad Johns Hopkins, la Fundación del Cáncer de Próstata y varias otras universidades y organizaciones.

“Se ha demostrado que los perros, por ahora 15 años más o menos, son los detectores de enfermedades más tempranos y precisos para cualquier cosa que hayamos probado”, dice Mershin. “Y su desempeño en pruebas controladas ha superado en algunos casos al de las mejores pruebas de laboratorio actuales. “Hasta ahora, los perros han detectado muchos tipos diferentes de cáncer antes que cualquier otra tecnología“.

Es más, los perros aparentemente detectan conexiones que hasta ahora han eludido a los investigadores humanos: cuando se entrenan para responder a muestras de pacientes con un tipo de cáncer, algunos perros han identificado varios otros tipos de cáncer, a pesar de que las similitudes entre las muestras no eran es evidente para los humanos.

Estos perros pueden identificar “cánceres que no tienen firmas biomoleculares idénticas en común”, dice Mershin. Usando poderosas herramientas analíticas que incluyen espectrometría de masas por cromatografía de gases (GCMS) y perfiles microbianos, “si analiza las muestras de, digamos, cáncer de piel y cáncer de vejiga y cáncer de mama y cáncer de pulmón, todas las cosas que el perro ha demostrado detectar, no tienen nada en común “. Sin embargo, el perro puede de alguna manera generalizar a partir de un tipo de cáncer para poder identificar los demás.

Mershin y el equipo durante los últimos años han desarrollado, y continúan mejorando, un sistema detector miniaturizado que incorpora receptores olfativos de mamíferos estabilizados para actuar como sensores, cuyos flujos de datos pueden ser manejados en tiempo real por las capacidades de un teléfono inteligente típico. Él prevé un día en el que todos los teléfonos tengan un detector de olores incorporado, al igual que las cámaras ahora son omnipresentes en los teléfonos. Dichos detectores, equipados con algoritmos avanzados desarrollados a través del aprendizaje automático, podrían potencialmente detectar signos tempranos de enfermedad mucho antes que los regímenes de detección típicos, dice, e incluso podrían advertir sobre humo o una fuga de gas.

En las últimas pruebas, el equipo analizó 50 muestras de orina de casos confirmados de cáncer de próstata y controles que se sabía que estaban libres de la enfermedad, utilizando perros entrenados y manejados por Medical Detection Dogs en el Reino Unido y el sistema de detección miniaturizado. Luego, aplicaron un programa de aprendizaje automático para descubrir las similitudes y diferencias entre las muestras que podrían ayudar al sistema basado en sensores a identificar la enfermedad. Al probar las mismas muestras, el sistema artificial pudo igualar las tasas de éxito de los perros, y ambos métodos obtuvieron más del 70 por ciento.

El sistema de detección miniaturizado, dice Mershin, es en realidad 200 veces más sensible que la nariz de un perro en términos de poder detectar e identificar pequeños rastros de diferentes moléculas, como se confirma a través de pruebas controladas ordenadas por DARPA. Pero en términos de interpretar esas moléculas, “es 100 por ciento más tonto”. Ahí es donde entra el aprendizaje automático, para tratar de encontrar los patrones esquivos que los perros pueden inferir del olor, pero los humanos no han podido captarlos a partir de un análisis químico.

“Los perros no conocen la química”, dice Mershin. “No ven una lista de moléculas aparecer en su cabeza. Cuando huele una taza de café, no ve una lista de nombres y concentraciones, siente una sensación integrada. Esa sensación de carácter olfativo es lo que los perros pueden extraer “.

Al reflexionar sobre cómo se involucró en esta investigación, Mershin recordó un estudio de detección de cáncer de vejiga, en el que un perro seguía identificando erróneamente a un miembro del grupo de control como positivo para la enfermedad, a pesar de que había sido seleccionado específicamente en base a pruebas hospitalarias como estar libre de enfermedades. El paciente, que conocía la prueba del perro, optó por hacerse más pruebas y, unos meses después, se descubrió que tenía la enfermedad en una etapa muy temprana. “Aunque es solo un caso, tengo que admitir que eso me influyó”, dice Mershin.

El equipo incluyó a investigadores del MIT, la Universidad Johns Hopkins en Maryland, Perros de detección médica en Milton Keynes, Reino Unido, el Grupo de polímeros de Cambridge, la Fundación del cáncer de próstata, la Universidad de Texas en El Paso, Imagination Engines y la Universidad de Harvard. La investigación fue apoyada por la Prostate Cancer Foundation, el National Cancer Institute y los National Institutes of Health.