Pesquisadores da Universidade da Flórida estão usando IA para desenvolver um teste caseiro aprimorado para doenças como hepatite C e COVID-19. Eles combinaram as tecnologias RT-LAMP e CRISPR para criar um teste de reação simplificado chamado SPLENDID, que demonstrou 97% de precisão para detectar SARS-CoV-2 e 95% de precisão para a cepa mais comum de hepatite C.
Indo além da gravidez e do COVID-19, o mundo poderá, em breve, contar com testes caseiros para muitas doenças, graças em parte às melhorias alimentadas pela IA.
Cientistas da Universidade da Flórida (UF) usaram ferramentas de inteligência artificial para simplificar um teste que funciona tanto para hepatite C quanto para SARS-CoV-2, o vírus que causa a COVID-19. O teste simplificado acontece em um pequeno tubo de ensaio em apenas alguns minutos. Com mais refinamento, pode chegar aos consultórios médicos em breve e, um dia, até mesmo testes caseiros tão fáceis quanto um teste de gravidez.
“Estamos tentando construir um teste caseiro que seja tão confiável quanto um teste de laboratório”, disse Piyush Jain, professor de engenharia química da UF que liderou a pesquisa mais recente. “Estamos tentando simplificar o teste, eliminar a necessidade de equipamentos caros e fornecer resultados em apenas 10 a 20 minutos.”
Para atingir esses objetivos, o grupo de Jain está inovando em um sistema conhecido como reação one-pot, porque todo o teste acontece em um pequeno tubo de ensaio. Esses testes, baseados em uma tecnologia conhecida como RT-LAMP, podem amplificar pequenas porções do genoma de um vírus e produzir um sinal visível ao detectar o vírus. A leitura desses testes pode ser tão simples quanto procurar uma cor azul ou usar um pequeno dispositivo que detecta uma alteração no tubo de ensaio.
O FDA aprovou alguns testes caseiros de um pote para COVID-19, como parte da autorização de uso de emergência, mas eles têm uma taxa de falsos positivos relativamente alta, o que significa que não são tão confiáveis quanto poderiam ser.
“Estamos combinando outra tecnologia chamada CRISPR para determinar a diferença entre um falso positivo e um verdadeiro positivo”, disse Jain.
O CRISPR tornou-se conhecido no mundo da biotecnologia por sua capacidade de conduzir melhorias rápidas na engenharia genética, que têm o potencial de um dia curar doenças hereditárias por meio do reparo de genomas. O grupo de Jain conta com a capacidade do sistema CRISPR de localizar sequências genéticas específicas. Somente se a sequência para, digamos, o vírus da hepatite estiver realmente presente, o teste mostrará um resultado positivo.
O único problema? A tecnologia RT-LAMP requer uma temperatura de 150 graus F, enquanto CRISPR funciona melhor a 100 graus. Essa diferença torna os testes muito mais complicados, exigindo duas reações separadas – muito complicados para uso doméstico. A equipe de Jain tem tentado preencher essa lacuna desenvolvendo um sistema CRISPR que pode suportar temperaturas mais altas.
De uma espécie de bactéria que gosta de calor, os pesquisadores descobriram recentemente uma enzima CRISPR que prospera a 140 graus. Em seu trabalho mais recente, o grupo de Jain recorreu a ferramentas de IA para analisar essa enzima e descobrir como poderiam fazê-la sobreviver a 150 graus. Os programas de IA sugeriram algumas dezenas de alterações na enzima, que o grupo de Jain testou em laboratório. Eles finalmente encontraram quatro mudanças na enzima que permitem que ela funcione a 150 graus.
“É muito desafiador para qualquer ser humano fazer esse tipo de análise em uma enzima. Não precisávamos gastar anos, poderíamos fazer essas melhorias em meses”, disse Jain. “Com tudo funcionando na mesma temperatura, agora podemos combinar tudo em uma verdadeira reação de um pote, que chamamos de SPLENDID.”
A equipe verificou seu teste SPLENDID simplificado em amostras clínicas de pacientes com hepatite C ou COVID-19. O teste teve 97% de precisão para SARS-CoV-2 e 95% de precisão para a versão mais prevalente do vírus da hepatite C encontrada globalmente. Embora não tenha funcionado bem contra todas as outras versões menos predominantes do vírus da hepatite C, mudanças diretas no teste devem melhorar rapidamente sua precisão, diz Jain. Sua equipe publicou suas descobertas em 8 de maio na revista Cell Reports Medicine.
O trabalho foi financiado pelo Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas dos Institutos Nacionais de Saúde, na esperança de desenvolver testes simples para vírus como a hepatite C, para que possam ser identificados e tratados precocemente, quando os tratamentos funcionam melhor. O grupo de Jain agora trabalhará para refinar o teste, melhorar sua capacidade de distinguir entre cepas de hepatite C e verificá-lo em ambientes hospitalares na esperança de um dia também fornecer testes em casa.
Publicado em 05/06/2023 22h02
Artigo original:
Estudo original: