p Numerosos estudos têm mostrado que cães treinados podem detectar muitos tipos de doenças, incluindo pulmão, seio, ovariano, bexiga, e câncer de próstata, e possivelmente COVID-19 - simplesmente pelo cheiro. Em alguns casos, envolvendo câncer de próstata, por exemplo, os cães tiveram uma taxa de sucesso de 99% na detecção da doença ao farejar amostras de urina dos pacientes. p Mas leva tempo para treinar esses cães, e sua disponibilidade e tempo são limitados. Os cientistas têm procurado 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 desenvolveu 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.

p As evidências, que os pesquisadores dizem que algum dia pode levar a um sistema automatizado de detecção de odores pequeno o suficiente para ser incorporado a um telefone celular, estão sendo publicados hoje na revista PLoS ONE , em um artigo de Clare Guest da Medical Detection Dogs no Reino Unido, O cientista pesquisador Andreas Mershin, do MIT, e 18 outros na Universidade Johns Hopkins, a Fundação do Câncer de Próstata, e várias outras universidades e organizações.

p "Cachorros, por agora 15 anos ou mais, foi mostrado ser o mais antigo, detectores de doenças mais precisos para qualquer coisa que já tentamos, "Mershin diz. E seu desempenho em testes controlados, em alguns casos, excedeu o dos melhores testes de laboratório atuais, ele diz. "Até aqui, muitos tipos diferentes de câncer foram detectados mais cedo por cães do que qualquer outra tecnologia. "

p O que 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 evidentes para os humanos.

p Esses cães podem identificar "cânceres que não têm assinaturas biomoleculares idênticas em comum, nada nos odores, "Mershin diz. Usando ferramentas analíticas poderosas, incluindo espectrometria de massa por cromatografia gasosa (GCMS) e perfil microbiano, "se você analisar as amostras de, Digamos, câncer de pele, câncer de bexiga, câncer de mama e câncer de pulmão - todas as coisas que o cão demonstrou ser capaz de 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 o outros.

p Mershin e a equipe nos últimos anos desenvolveram, e continuou 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 odores embutido, assim como as câmeras agora são onipresentes nos telefones. Esses detectores, equipado com algoritmos avançados desenvolvidos por meio de aprendizado de máquina, pode potencialmente detectar sinais precoces da doença muito mais cedo do que os regimes de triagem típicos, ele diz - e poderia até alertar sobre fumaça ou vazamento de gás também.

p 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 corresponder às taxas de sucesso dos cães, com ambos os métodos marcando mais de 70 por cento.

p O sistema de detecção miniaturizado, Mershin diz, 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 por cento mais burro." É aí que entra o aprendizado de máquina, para tentar encontrar os padrões evasivos que os cães podem inferir do cheiro, mas os humanos não foram capazes de entender com uma análise química.

p "Os cães não conhecem química, "Mershin diz." Eles não veem uma lista de moléculas aparecendo 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. "

p Embora o aparato físico para detectar e analisar as moléculas do 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 cão faz pode ser replicado até certo ponto. "

p Esta conquista, os pesquisadores dizem, fornece uma estrutura sólida para pesquisas futuras para desenvolver a tecnologia a um nível adequado para uso clínico. Mershin espera poder testar um conjunto muito maior de amostras, talvez 5, 000, para identificar com mais detalhes os indicadores significativos de doença. Mas esse teste não sai barato: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, documentado, enviado, e analisado, diz ele.

p Refletindo sobre como ele se envolveu nesta pesquisa, Mershin lembrou um estudo de detecção de câncer de bexiga, em que um cão ficava identificando erroneamente um membro do grupo de controle como sendo positivo para a doença, embora ele tenha sido especificamente selecionado com base em testes hospitalares como estando livre de doenças. O paciente, quem sabia sobre o teste do cachorro, optou por ter mais testes, e alguns meses depois descobriu-se que a doença estava em um estágio muito inicial. "Mesmo que seja apenas um caso, Eu tenho que admitir que me influenciou, "Mershin diz.