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
Huella eléctrica de vesículas extracelulares podría detectar cáncer de páncreas
El cáncer de páncreas a menudo se diagnostica solo después de que se ha propagado, lo que contribuye a una tasa de supervivencia a cinco años del 13 %. Los análisis ... Más
Algoritmo con biomarcadores sanguíneos mejora la selección de pacientes en ensayos de Alzheimer
La enfermedad de Alzheimer es un trastorno neurodegenerativo progresivo que causa pérdida de memoria y deterioro funcional. La selección de adultos cognitivamente sanos para ensayos de p... Más
Biomarcador sanguíneo podría monitorear metástasis óseas en cáncer medular de tiroides
El cáncer medular de tiroides (MTC, por sus siglas en inglés) es una neoplasia maligna rara que a menudo progresa en silencio, y con frecuencia pasa desapercibida hasta alcanzar estadios avanzados.... Más
Biomarcadores sanguíneos evalúan riesgos de crecimiento durante tratamiento con esteroides en distrofia muscular de Duchenne
Los niños con distrofia muscular de Duchenne (DMD) suelen recibir corticosteroides a largo plazo para ralentizar la progresión de la enfermedad, pero estos fármacos pueden perjudicar el crecimiento lineal... MásDiagnóstico Molecular
ver canal
Prueba sanguínea ayuda a aclarar el riesgo de cáncer de próstata tras PSA elevado
La detección del cáncer de próstata suele comenzar con una prueba de antígeno prostático específico (PSA), pero los resultados elevados también pueden darse... Más
Marcador genético común predice deterioro motor más rápido en la enfermedad de Parkinson
La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurodegenerativo progresivo, pero las tasas de deterioro motor varían ampliamente entre los pacientes, lo que complica el pronóstico y el diseño... Más
Ensayo de genotipado DPYD ayuda a dosificar con mayor seguridad la quimioterapia con fluoropirimidinas
La quimioterapia basada en fluoropirimidinas puede provocar toxicidad grave en pacientes con variantes específicas del gen de la dihidropirimidina deshidrogenasa (DPYD), por lo que la evaluación... MásHematología
ver canal
Anemia limítrofe podría implicar mayor riesgo del que indican los umbrales actuales
La concentración de hemoglobina se encuentra entre las pruebas de sangre que con mayor frecuencia se solicitan en la atención primaria y hospitalaria. En los adultos mayores, tanto los valores... Más
Un marco guiado por biomarcadores busca orientar el tratamiento del linfoma de células del manto
El linfoma de células del manto puede seguir trayectorias muy variables, desde una enfermedad indolente hasta un cáncer de rápida progresión, lo que complica la selección... MásInmunología
ver canal
Nuevo mapa celular podría predecir evolución de enfermedad de Crohn en niños
La enfermedad de Crohn en niños es una forma común y debilitante de enfermedad inflamatoria intestinal, caracterizada por inflamación intestinal crónica y opciones de tratamiento... Más
Perfil inmunitario temporal revela cómo cambian los estados de sepsis con el tiempo
La sepsis es una afección potencialmente mortal en la que la respuesta inmunitaria a la infección se desregula, lo que conduce a una rápida falla orgánica y a la muerte.... MásMicrobiología
ver canal
Investigación refuerza la preparación ante brotes del virus Bundibugyo con diagnósticos más rápidos
El virus de Bundibugyo (BDBV), una especie de ebolavirus, causa una enfermedad hemorrágica grave y puede ser difícil de diagnosticar rápidamente durante los brotes. Los recientes cambios... Más
Clasificador del microbioma intestinal mejora estratificación del riesgo de cáncer colorrectal
El cáncer colorrectal sigue siendo una de las principales causas de mortalidad por cáncer, y los métodos actuales de cribado no invasivo aún pasan por alto muchas lesiones precancerosas.... MásPatología
ver canal
Análisis espacial con IA de portaobjetos ayuda a predecir recurrencia del cáncer de páncreas
Predecir qué pacientes con cáncer de páncreas recaerán después del tratamiento y la cirugía sigue siendo un reto. La evaluación anatomopatológica suele medir la carga tumoral residual, pero trabajos recientes... Más
Método híbrido de imagenología computacional mejora la resolución de la patología digital
La patología digital depende de la obtención de imágenes de alta resolución de portaobjetos completos para capturar características celulares y tisulares relevantes para... MásTecnología
ver canal
Nueva centrífuga multipropósito combina alta capacidad con refrigeración sostenible
Los laboratorios a menudo necesitan centrifugación que admita múltiples formatos de recipientes, manteniendo al mismo tiempo temperaturas controladas para proteger muestras sensibles.... Más
Sistema de expresión con vesículas bacterianas agiliza producción de proteínas para diagnóstico del cáncer
Las proteínas recombinantes son fundamentales para muchos diagnósticos y terapias del cáncer, pero numerosos objetivos siguen siendo difíciles y costosos de producir porque... MásIndustria
ver canal
Colaboración entre Sysmex y Cytek amplía el acceso a citometría de flujo clínica avanzada
Sysmex Europe SE (Hamburgo, Alemania) y Cytek Biosciences (Fremont, CA, EE. UU.) se están asociando en más de una docena de países europeos para ampliar el acceso a la citometría... Más








