Pesquisadores da UFMS demonstraram a capacidade de um método inovador que pode acelerar o diagnóstico da brucelose bovina com menor custo garantindo escalabilidade para monitoramento de grandes rebanhos. O trabalho é liderado pelo diretor da Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia (Famez) Carlos Nascimento, em colaboração com o professor do Instituto de Física (Infi) Cicero Cena. O estudo acaba de ser publicado no Journal of Photochemistry and Photobiology B e descreve a metodologia empregada com 92% de acurácia.
A alternativa em questão utiliza a espectroscopia no UV-vis e machine learning para monitorar alterações no soro sanguíneo bovino devido à inserção de antígenos da doença. O destaque do novo método está na redução significativa do tempo de teste de 48 horas para pouco mais de 5 minutos.
Em um segundo estudo utilizando espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier (FTIR) e algoritmos de aprendizado de máquina (ML), o estudante do Programa de Mestrado e Doutorado em Inovação (Programa MAI/DAI) Thiago França, orientado pelo professor Cicero Cena, demostrou o potencial da técnica que analisa o soro sanguíneo na forma líquida, sem a necessidade de inserção de nenhum biorreagente. De acordo com os pesquisadores, o método com precisão superior a 90% está sob avaliação para publicação na revista Spectrochimica Acta A. "Ambas as abordagens representam um salto significativo frente aos métodos tradicionais, que podem levar até 48 horas", comentam.
"A motivação surgiu devido a necessidade de agilizar os diagnósticos de doenças em geral. No caso de doenças infecciosas, transmissíveis, o tempo é um fator muito importante para o controle e erradicação da enfermidade. Durante o período em que um animal doente espera a confirmação do diagnóstico, ele pode acabar transmitindo a enfermidade para outros animais contactantes, mantendo o ciclo de transmissão da doença. Então, quanto mais rápido for possível tomar uma decisão acerca do animal doente, se ele é tratado, sacrificado, liberado, entre outros, haverá menos riscos de disseminação da doença", falam os professores Cícero e Carlos.
"Nosso grupo iniciou avaliando a metodologia aqui proposta ainda em 2021, para diagnóstico da Leishmaniose Visceral Canina. Depois de alguns estudos, ajustes no método e publicações, resolvemos passar para avaliação em outras enfermidades importantes, dentre as quais a brucelose bovina", contam. De acordo com eles, outra motivação foi o fato de que os testes atualmente disponíveis e utilizados para diagnóstico de doenças em animais necessitam de insumos e equipamentos específicos, muitos dos quais têm elevado custo. "Por exemplo, se pensarmos nos testes preconizados hoje para diagnóstico da brucelose bovina, todos demandam o uso de antígenos, os quais são produzidos por poucas empresas no Brasil. Sem esses antígenos, não é possível fazer os testes e, por consequência, obter o diagnóstico. No método que estamos desenvolvendo, não há a necessidade de insumos, apenas a amostra e o equipamento para coleta do espectro de luz. Os dados espectrais são então analisados em computadores, obtendo-se um resultado".
Brucelose
A brucelose bovina é uma doença zoonótica altamente infecciosa, com graves impactos econômicos e de saúde pública. Em bovinos, causa infertilidade, abortos e redução na produção de leite, enquanto, em humanos, pode levar a sintomas debilitantes como febre e dores articulares. Para conter a doença, é essencial identificar rapidamente os animais infectados, permitindo sua exclusão do rebanho e evitando a propagação.
O método testado pelos professores e pelo estudante combina o uso de espectroscopia óptica (UV-vis ou FTIR) para analisar amostras de soro sanguíneo bovino, em estado líquido e seco, e algoritmos avançados, como Máquinas de Vetores de Suporte (SVM). A análise espectral detecta alterações químicas no sangue causadas pela resposta imune ao patógeno Brucella abortus. Com isso, o sistema consegue diferenciar com precisão animais saudáveis dos infectados.
Para melhorar a análise, os dados foram tratados para reduzir ruídos e aplicados métodos estatísticos, como a Análise de Componentes Principais (PCA). Esse processo revelou padrões claros de separação entre os grupos analisados, permitindo uma classificação robusta e automatizada.
Os resultados são bastante promissores. "Os testes demonstraram que amostras secas fornecem maior intensidade espectral e melhoram a precisão na identificação, alcançando 100% de especificidade. Já as amostras líquidas também apresentaram resultados impressionantes, com 91,7% de precisão. Essa flexibilidade torna o método ideal para uso em campo", destaca o grupo.
"Além da rapidez e precisão, o novo método é econômico e simples de implementar, dispensando a necessidade de equipamentos complexos ou preparo intensivo de amostras. Isso facilita sua aplicação em programas de controle de doenças em larga escala, como o Programa Nacional de Controle e Erradicação da Brucelose e Tuberculose Animal no Brasil", dizem os pesquisadores. "A inovação também reforça a relevância da ciência brasileira em solucionar problemas locais com impacto global, mostrando como tecnologia e ciência de dados podem se unir para enfrentar desafios sanitários e econômicos".
Embora os resultados sejam promissores, os pesquisadores destacam a necessidade de validações adicionais, especialmente com grupos de doenças semelhantes. "Essa revolução tecnológica não apenas contribui para a saúde animal e humana, mas também fortalece o setor agropecuário, um pilar da economia brasileira", acrescentam.
Expectativas
Em relação às expectativas relacionadas aos resultados dos estudos e à continuidade das pesquisas, o professor Carlos diz que pretendem continuar as investigações e estendê-las a outras enfermidades. "Continuamos trabalhando na análise de dados, avaliação de diferentes amostras e espectros para chegar ao máximo possível de eficiência no diagnóstico das enfermidades. Mas, além disso, pretendemos formar parcerias adicionais para o desenvolvimento de softwares e equipamentos que permitam a aplicação da metodologia desenvolvida no dia a dia dos laboratórios de diagnóstico. No futuro, queremos chegar a um equipamento portátil, que possamos levar a campo, adicionar a amostra a ser analisada, e em poucos minutos termos um resultado. Isso seria uma grande vantagem para os laboratórios de diagnóstico, pois, hoje necessitam adquirir equipamentos e reagentes para realizar a maioria dos testes. Com a espectroscopia, precisariam obter apenas os equipamentos", finaliza.