Inteligencia artificial para estudiar mosquitos vectores de enfermedades

El proyecto europeo Vectrack diseñará una trampa inteligente basada en el método de machine learning y controlada por Satélite para capturar y diferenciar mosquitos según la especie, el sexo y la edad. El proyecto está liderado por la empresa Irideon, en coordinación con el IRTA, la empresa belga Avia-GIS-Software y el Institut Nacional de Saude Dr. Ricardo Jorge de Portugal, con la participación de la Agencia de Salud Pública de Barcelona y el Servicio de Control de Mosquitos del Consell Comarcal del Baix Llobregat. El objetivo es obtener información de calidad integrada y en tiempo real sobre los mosquitos vectores de enfermedades para mejorar las estrategias de vigilancia y control para reducir el riesgo de su transmisión.

Desde el IRTA apuntan que para prevenir la aparición de brotes de enfermedades transmitidas por mosquitos "es fundamental tener sistemas de detección precoz para actuar con inmediatez y desplegar estrategias preventivas". En Cataluña, desde 2014 existe el Protocolo de Vigilancia y Control de las arbovirosis transmitidas por mosquitos que establece la coordinación entre los diversos profesionales de la red asistencial y los especialistas en epidemiología y entomología. En el momento en que se detecta un caso importado o autóctono de arbovirosis, se hace una vigilancia específica durante el período de viremia del paciente para reducir las poblaciones de mosquito tigre de su entorno y evitar así una posible transmisión. "No obstante, estas tareas de inspección y muestreo requieren mucho tiempo para obtener información de calidad", explican.

Con el proyecto europeo Vectrack se inicia el primer sistema de vigilancia de vectores transnacional automatizado. "Se trata de poner a punto trampas que capturan mosquitos adultos, similares a las que ya se utilizan actualmente, pero con sensores automáticos instalados en el interior que les darán la capacidad de inteligencia. Cada trampa podrá recoger de manera automática información muy completa y de alta calidad sobre los mosquitos capturados, como el recuento de ejemplares, identificar la especie, el sexo y la edad. Por otra parte, también recogerán la posición GPS de las trampas, información de la temperatura y de la humedad", indican.

“ENTRENAMIENTO” DE LOS SENSORES

La primera fase del proyecto se iniciará en otoño de este 2019 en los laboratorios del Centro de Investigación en Sanidad Animal (IRTA-CReSA), donde se harán los experimentos para calibrar y configurar los sensores de las trampas mediante el método de aprendizaje automático de máquinas machine learning. "Los sensores, desarrollados por IRIDEON, identificarán la especie, el sexo y la edad de los mosquitos según la frecuencia de vuelo y la forma de su cuerpo, ya que son características diferentes en cada especie", explica Sandra Talavera, investigadora del IRTA-CReSA. 

La particularidad de este nuevo modelo de trampa es que el sensor sabrá descartar las interferencias en el vuelo de los mosquitos que se producen cuando las trampas succionan los mosquitos hacia el interior. "Las trampas emiten dióxido de carbono como atrayente y luego succionan los ejemplares hacia dentro para que no se escapen", comenta Carles Aranda, investigador del Servicio de Control de Mosquitos del Baix Llobregat y adscrito al IRTA-CReSA. En un experimento previo ya se consiguió que el sensor diferenciara la especie, el sexo y la edad de los mosquitos en un rango de eficiencia del 61 al 99%.

Las especies de mosquito que identificarán las trampas son potencialmente vectores de diferentes arbovirus, entre las cuales destacan el mosquito tigre (Aedes albopictus), el mosquito de la fiebre amarilla (Aedes aegypti) y el mosquito común (Culex pipiens). Pero a los científicos también les interesa que los sensores distingan y descarten de manera rápida otros mosquitos que no transmiten enfermedades pero que también son muy abundantes en el medio y, además, tienen cierta similitud, como el caso de la Culiseta (Culiseta longiareolata).

Izq. a drch.: Mosquito tigre, mosquito de la fiebre amarilla, culiseta y mosquito común. Imagen: IRTA.

En el caso del mosquito de la fiebre amarilla los experimentos deben realizarse en condiciones excepcionales. Este mosquito vector de muchas enfermedades está muy distribuido por el Sudeste Asiático y en Sudamérica. En Europa, actualmente está presente en la isla de Madeira, al este del Mar Negro, y puntualmente se lo ha detectado en otros lugares como la isla de Fuerteventura, en diciembre de 2017, donde fue rápidamente erradicado. Desde hace unos años la principal preocupación es que llegue a la Península Ibérica tal como lo hizo el mosquito tigre. "Por ello, hay que tener los sistemas preparados para detectar la llegada de esta especie de la manera más rápida posible en otros países. Por lo tanto, ya que el mosquito de la fiebre amarilla es una especie exótica en Cataluña, los experimentos con esta especie se realizarán en la Unidad de Biocontención del IRTA-CReSA, que dispone de laboratorios de nivel de Bioseguridad 3 miembros de la ICTS Red de Laboratorios de Alta Seguridad Biológica (RLASB) en condiciones muy estrictas para evitar que escape ningún ejemplar", explican.

LAS PRIMERAS PRUEBAS PILOTO EN EL CAMPO SE REALIZARÁN EN LA PRIMAVERA DE 2020

Las primeras fases de prueba con las trampas se realizarán en la ciudad de Barcelona por parte de la Agencia de Salud Pública de Barcelona (ASPB), encargada de la vigilancia y el control de los mosquitos de la ciudad. ”Estos sensores nos permiten disponer de información de forma rápida y fiable y así reducir el tiempo de reacción en las intervenciones de control. Esto es especialmente relevante para la vigilancia de los casos de arbovirus donde interesa actuar de forma inmediata para reducir los riesgos de una posible transmisión”, explica Tomás Montalvo, investigador del CIBER de Epidemiología y Salud Pública y responsable del Programa de vigilancia y control de mosquitos de Barcelona. 

MAPAS DE RIESGO DE CALIDAD A TIEMPO REAL POR EL CONTROL DE LAS ENFERMEDADES

El objetivo final es facilitar la recogida de datos de campo para obtener datos de composición de especies, evaluar su densidad, construir mapas de riesgo y modelos de predicción de las especies de mosquitos vectores de enfermedades que más preocupan en Europa y poder planificar y mejorar los programas de vigilancia y control. 

En un contexto de globalización, es necesario tener controlados los vectores y su distribución para actuar rápidamente cuando aparece algún caso de enfermedad transmitida por mosquitos. Durante el 2018, en Europa hubo una elevada incidencia del virus del Nilo Occidental con 2.083 casos autóctonos que representó más del total del número de casos autóctonos ocurridos en los últimos 7 años. Este virus tiene un ciclo zoonótico, y se transmite por la picadura de mosquitos infectados generalmente de la especie Culex pipiens entre pájaros, pero también pueden infectarse personas y otros animales como los caballos. "En las personas puede provocar una enfermedad neurológica que puede llegar a ser mortal. Actualmente no se dispone de terapia específica ni vacuna. En Cataluña, en noviembre de 2017 se detectó por primera vez el virus en unas aves rapaces y el 2018, el primer caso en caballos", explica Núria Busquets, investigadora del IRTA-CReSA.

Por otra parte, el virus de la fiebre del Valle de Rift es una enfermedad endémica del continente africano en el punto de mira por si llega a Asia o en Europa. Afecta principalmente ovejas, vacas y otros animales rumiantes silvestres pero también miedo infectar a personas a través de la picadura de mosquitos de los géneros Aedes y Culex.

En Europa, la alerta por transmisión de Zika, el dengue y la chikungunya está activada para que el potencial vector de estas enfermedades, el mosquito tigre, está ampliamente distribuido en muchos países, en especial en la costa del Mediterráneo. En Cataluña, desde que se puso en marcha el Protocolo de Vigilancia y Control de las arbovirosis transmitidas por mosquitos en el año 2014, se han detectado un total de 507 casos de dengue, dos de los cuales son autóctonos; el primero fue en noviembre de 2018 y el segundo es el caso actual, notificado esta semana. En total, en España, ya son 7 los casos autóctonos de dengue notificados hasta el momento. En cuanto a los casos notificados hasta ahora de Zika y Chikungunya, han sido casos importados, es decir, personas contagiadas con el virus en otro país.