Prueba COVID-19 combina imágenes microscópicas sin etiquetas e IA para brindar resultados rápidos y exactos
|
Por el equipo editorial de LabMedica en español Actualizado el 15 Sep 2021 |

Imagen: La IA discernió entre cuatro partículas: SARS-CoV-2, H1N1, HAdV y ZIKV. El ensayo preclínico tuvo una tasa de éxito del 96% para la detección y clasificación del SARS-CoV-2 (Fotografía cortesía del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas)
Una prueba nueva para la COVID-19 combina imágenes microscópicas sin etiquetas con inteligencia artificial (IA) para detectar y clasificar rápidamente el virus SARS-CoV-2.
Investigadores del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (Champaign, IL, EUA) emparejaron la microscopía con la IA para desarrollar la nueva prueba COVID-19 que es rápida, exacta y rentable.
El equipo observó que, si bien actualmente existen muchas técnicas para el análisis del SARS-CoV-2, ninguna utiliza un enfoque óptico sin etiquetas. El tamaño minúsculo de una sola partícula hace que depender solo de la vista sea casi imposible, incluso con un microscopio. La microscopía electrónica es útil para obtener imágenes de la estructura de una partícula, pero se requiere una preparación extensa para garantizar la visibilidad de una muestra. Aunque es necesario, este proceso puede oscurecer la imagen deseada. Los investigadores recurrieron a una técnica desarrollada en Beckman normalmente reservada para visualizar células: la microscopía de imagen de luz espacial, que facilita la obtención de imágenes sin reactivos químicos (o sin etiquetas).
“Aplicar SLIM para la generación de imágenes de virus es como mirar algo sin las gafas puestas. La imagen es borrosa debido a que los virus son más pequeños que el límite de difracción”, dijo Neha Goswami, estudiante de posgrado en bioingeniería y receptora de la Beca Conmemorativa Nadine Barrie Smith del Instituto Beckman en 2021. “Sin embargo, debido a la alta sensibilidad de SLIM, no solo podemos detectar los virus, sino también diferenciar entre distintos tipos”.
Los investigadores identificaron una forma creativa de identificar los virus basándose en datos SLIM: la IA. Con el entrenamiento adecuado, se puede programar una red neuronal profunda avanzada para reconocer incluso las imágenes más borrosas. Presentaron el programa de IA a un par de imágenes: una partícula de SARS-CoV-2 teñida que produce fluorescencia y una imagen de fase capturada con un microscopio multimodal de fluorescencia-SLIM. El entrenamiento de la IA le permite reconocer estas imágenes como una y la misma. Fácilmente reconocible, la imagen teñida de fluorescencia funciona como ruedas de entrenamiento; con suficiente repetición, la máquina aprende a detectar los virus directamente desde las imágenes SLIM sin etiquetas sin el soporte adicional.
Después de la detección viene la diferenciación: discernir el SARS-CoV-2 de otros tipos de virus y partículas. La IA aprendió a discernir entre el SARS-CoV-2 y otros patógenos virales como el H1N1 o la influenza A; el HAdV o adenovirus y el ZIKV o virus Zika. El ensayo preclínico fue muy exitoso, obteniendo una tasa de éxito del 96% para la detección y clasificación del SARS-CoV-2. El objetivo del proyecto es un sistema de detección de prueba de aliento viral sensible y específico que ayude en el diagnóstico viral y en las estrategias de prevención de la transmisión; hoy, esto podría tomar la forma de una prueba COVID-19 rápida, de alto rendimiento y bajo costo con el potencial de portabilidad y acción en el punto de atención.
Con la validación clínica pendiente, los investigadores especulan que una prueba de COVID-19 realizada con este método se vería así: el sujeto usaría un protector facial, sobre el cual se colocaría un portaobjetos de vidrio transparente; luego completan una actividad en la que su respiración se fija a la lámina (como leer un párrafo en voz alta). Se obtendrían imágenes de la lámina y cualquier partícula adherida y se analizarían para detectar cualquier virus presente.
“Hay dos ventajas clave para este tipo de prueba COVID”, dijo Goswami. “La primera es la velocidad: la duración puede ser del orden de un minuto. La segunda es que no estamos agregando productos químicos ni modificaciones a las muestras proporcionadas. Todo lo que pagaríamos es el costo del protector facial y de la lámina”.
Enlace relacionado:
Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Investigadores del Instituto Beckman de Ciencia y Tecnología Avanzadas de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (Champaign, IL, EUA) emparejaron la microscopía con la IA para desarrollar la nueva prueba COVID-19 que es rápida, exacta y rentable.
El equipo observó que, si bien actualmente existen muchas técnicas para el análisis del SARS-CoV-2, ninguna utiliza un enfoque óptico sin etiquetas. El tamaño minúsculo de una sola partícula hace que depender solo de la vista sea casi imposible, incluso con un microscopio. La microscopía electrónica es útil para obtener imágenes de la estructura de una partícula, pero se requiere una preparación extensa para garantizar la visibilidad de una muestra. Aunque es necesario, este proceso puede oscurecer la imagen deseada. Los investigadores recurrieron a una técnica desarrollada en Beckman normalmente reservada para visualizar células: la microscopía de imagen de luz espacial, que facilita la obtención de imágenes sin reactivos químicos (o sin etiquetas).
“Aplicar SLIM para la generación de imágenes de virus es como mirar algo sin las gafas puestas. La imagen es borrosa debido a que los virus son más pequeños que el límite de difracción”, dijo Neha Goswami, estudiante de posgrado en bioingeniería y receptora de la Beca Conmemorativa Nadine Barrie Smith del Instituto Beckman en 2021. “Sin embargo, debido a la alta sensibilidad de SLIM, no solo podemos detectar los virus, sino también diferenciar entre distintos tipos”.
Los investigadores identificaron una forma creativa de identificar los virus basándose en datos SLIM: la IA. Con el entrenamiento adecuado, se puede programar una red neuronal profunda avanzada para reconocer incluso las imágenes más borrosas. Presentaron el programa de IA a un par de imágenes: una partícula de SARS-CoV-2 teñida que produce fluorescencia y una imagen de fase capturada con un microscopio multimodal de fluorescencia-SLIM. El entrenamiento de la IA le permite reconocer estas imágenes como una y la misma. Fácilmente reconocible, la imagen teñida de fluorescencia funciona como ruedas de entrenamiento; con suficiente repetición, la máquina aprende a detectar los virus directamente desde las imágenes SLIM sin etiquetas sin el soporte adicional.
Después de la detección viene la diferenciación: discernir el SARS-CoV-2 de otros tipos de virus y partículas. La IA aprendió a discernir entre el SARS-CoV-2 y otros patógenos virales como el H1N1 o la influenza A; el HAdV o adenovirus y el ZIKV o virus Zika. El ensayo preclínico fue muy exitoso, obteniendo una tasa de éxito del 96% para la detección y clasificación del SARS-CoV-2. El objetivo del proyecto es un sistema de detección de prueba de aliento viral sensible y específico que ayude en el diagnóstico viral y en las estrategias de prevención de la transmisión; hoy, esto podría tomar la forma de una prueba COVID-19 rápida, de alto rendimiento y bajo costo con el potencial de portabilidad y acción en el punto de atención.
Con la validación clínica pendiente, los investigadores especulan que una prueba de COVID-19 realizada con este método se vería así: el sujeto usaría un protector facial, sobre el cual se colocaría un portaobjetos de vidrio transparente; luego completan una actividad en la que su respiración se fija a la lámina (como leer un párrafo en voz alta). Se obtendrían imágenes de la lámina y cualquier partícula adherida y se analizarían para detectar cualquier virus presente.
“Hay dos ventajas clave para este tipo de prueba COVID”, dijo Goswami. “La primera es la velocidad: la duración puede ser del orden de un minuto. La segunda es que no estamos agregando productos químicos ni modificaciones a las muestras proporcionadas. Todo lo que pagaríamos es el costo del protector facial y de la lámina”.
Enlace relacionado:
Universidad de Illinois en Urbana-Champaign
Últimas COVID-19 noticias
- Inmunosensor nuevo allana el camino para pruebas rápidas POC para COVID-19 y enfermedades infecciosas emergentes
- Encuentran etiologías de COVID prolongada en muestras de sangre con infección aguda
- Dispositivo novedoso detecta anticuerpos contra la COVID-19 en cinco minutos
- Prueba para COVID-19 mediante CRISPR detecta SARS-CoV-2 en 30 minutos usando tijeras genéticas
- Asocian disbiosis del microbioma intestinal con la COVID-19
- Validan prueba rápida novedosa de antígeno para el SARS-CoV-2 con respecto a su exactitud diagnóstica
- Prueba nueva COVID + Influenza + VSR ayudará a estar preparados para la ‘tripledemia’
- IA elimina las conjeturas de las pruebas de flujo lateral
- Prueba de antígeno del SARS-CoV-2 más rápida, jamás diseñada, permite realizar pruebas de COVID-19 no invasivas en cualquier entorno
- Pruebas rápidas de antígeno detectan las variantes ómicron, delta del SARS-CoV-2
- Prueba en sangre realizada durante la infección inicial predice el riesgo de COVID prolongada
- Investigadores afirman que hay que crear “reservistas” de laboratorio para responder más rápidamente a la próxima pandemia
- Estudio encuentra que los profesionales sanitarios mostraron mayor interés en tecnologías POC durante la pandemia
- Plataforma de análisis de bajo costo para la COVID-19 combina sensibilidad de la PCR y velocidad de pruebas de antígeno
- Prueba de sangre por punción digital identifica inmunidad a la COVID-19
- Kit de prueba rápida determina inmunidad contra la COVID-19 y sus variantes
Canales
Química Clínica
ver canal
Método rápido de análisis sanguíneo permite decisiones más seguras en emergencias por medicamentos
La intoxicación aguda por drogas recreativas es un motivo frecuente de visitas a urgencias; sin embargo, los médicos rara vez tienen acceso a resultados toxicológicos confirmatorios... Más
Modelo pronóstico basado en APE mejora evaluación del riesgo de cáncer
El cáncer de próstata es la segunda causa principal de muerte por cáncer en los hombres estadounidenses, y aproximadamente uno de cada ocho será diagnosticado a lo largo de su vida.... MásDiagnóstico Molecular
ver canal
Nuevo método probatorio predice recuperación de pacientes con trauma con antelación
Los pacientes con traumatismos y lesiones casi idénticas suelen experimentar recuperaciones muy diferentes, incluso con tratamientos similares. Las evaluaciones tradicionales basadas en la gravedad... Más
Método sencillo predice riesgo de recurrencia de tumor cerebral
El meningioma es el tipo más común de tumor cerebral y se desarrolla en las membranas que rodean el cerebro, en lugar de en el propio tejido cerebral. Aunque a menudo se clasifican como benignos,... MásHematología
ver canal
Nuevas directrices buscan mejorar diagnóstico de amiloidosis AL
La amiloidosis de cadenas ligeras (AL) es un trastorno poco común y potencialmente mortal de la médula ósea, en el que las proteínas amiloides anormales se acumulan en los órganos. Aproximadamente 3.... Más
Sistema automatizado de hemostasia ayuda a laboratorios a optimizar flujo de trabajo
Las secciones de hemostasia de alto volumen requieren una rápida respuesta, a la vez que gestionan repeticiones y pruebas reflejas. La manipulación de los tubos y las comprobaciones prea... MásInmunología
ver canalAnálisis de sangre identifica pacientes con cáncer pulmonar beneficiarios de fármaco de inmunoterapia
El cáncer de pulmón de células pequeñas (CPCP) es una enfermedad agresiva con opciones de tratamiento limitadas, e incluso las inmunoterapias recientemente aprobadas no benefician... Más
Enfoque de secuenciación genómica completa identifica pacientes con cáncer beneficiarios con inhibidores de PARP
Las terapias dirigidas contra el cáncer, como los inhibidores de PARP, pueden ser muy eficaces, pero solo en pacientes cuyos tumores presentan defectos específicos en la reparación del ADN.... MásMicrobiología
ver canal
Tecnología con CRISPR neutraliza bacterias resistentes a antibióticos
La resistencia a los antibióticos se ha convertido en una crisis sanitaria mundial, con proyecciones que estiman más de 10 millones de muertes al año para 2050 a medida que las &q... Más
Nuevo estudio identifica características del microbioma intestinal asociadas con enfermedad de Alzheimer
La enfermedad de Alzheimer afecta a aproximadamente 6,7 millones de personas en Estados Unidos y a casi 50 millones en todo el mundo; sin embargo, el deterioro cognitivo temprano sigue siendo difícil de... MásPatología
ver canal
Herramienta de IA ayuda a ver funcionamiento de células dentro del tejido enfermo
Los microscopios han sido fundamentales para el diagnóstico de enfermedades, permitiendo a los médicos examinar muestras de tejido teñidas. Sin embargo, la investigación médica... Más
Microscopio con IA diagnostica malaria en frotis de sangre en minutos
La malaria sigue siendo una de las enfermedades infecciosas más mortales del mundo, con cientos de miles de muertes cada año, principalmente en regiones con escasos recursos y con infraestructura... MásTecnología
ver canal
Tecnología robótica para extracciones de sangre diagnósticas automatizadas
La extracción rutinaria de sangre para diagnóstico es una tarea de alto volumen que puede sobrecargar al personal e introducir variabilidad dependiente del factor humano, con implicaciones... Más
ADLM lanza programa de ciencia de datos único para profesionales de medicina de laboratorio
Los laboratorios clínicos generan miles de millones de resultados de pruebas cada año, lo que crea un cúmulo de datos con el potencial de facilitar pruebas más personalizadas,... MásIndustria
ver canal
WHX Labs en Dubái resalta habilidades de liderazgo que forman laboratorios de próxima generación
WHX Labs en Dubái (anteriormente Medlab Middle East), que se celebra en el Dubai World Trade Centre (DWTC) del 10 al 13 de febrero, reúne a expertos internacionales para debatir los factores... Más








