Intel·ligència artificial per capturar i classificar mosquits vectors de malalties

El projecte europeu VECTRACK dissenyarà un parany intel·ligent basat amb el mètode de machine learning i controlat per satèl·lit per capturar i diferenciar mosquits segons l’espècie, el sexe i l’edat. El projecte està liderat per l’empresa IRIDEON, en coordinació amb l’IRTA, l’empresa belga Avia-GIS-Software i l’Institut Nacional de Saude Dr. Ricardo Jorge de Portugal, amb la participació de l’Agència de Salut Pública de Barcelona i el Servei de Control de Mosquits del Consell Comarcal del Baix Llobregat. L’objectiu és obtenir informació de qualitat integrada i a temps real sobre els mosquits vectors de malalties per millorar les estratègies de vigilància i control i, així, reduir el risc de la seva transmissió.

Per prevenir l’aparició de brots de malalties transmeses per mosquits és fonamental tenir sistemes de detecció precoç per actuar amb immediatesa i desplegar estratègies preventives. A Catalunya, des de 2014 existeix el Protocol de Vigilància i Control de les arbovirosis transmeses per mosquits que estableix la coordinació entre els diversos professionals de la xarxa assistencial i els especialistes en epidemiologia i entomologia. En el moment en que es detecta un cas importat o autòcton d’arbovirosi, es fa una vigilància específica durant el període de virèmia del pacient per reduir les poblacions de mosquit tigre del seu entorn i evitar així una possible transmissió, tal i com ha succeït aquesta setmana amb la declaració d’un cas autòcton de dengue al Barcelonès. No obstant, aquestes tasques d’inspecció i mostreig requereixen molt temps per obtenir informació de qualitat.

Amb el projecte europeu VECTRACK aquesta tardor s’inicia el primer sistema de vigilància de vectors transnacional automatitzat que combinarà els sistemes de mostreig tradicional amb sistemes de teledetecció i tècniques de modelatge per elaborar mapes de risc. Es tracta de posar a punt paranys que capturen mosquits adults, similars als que ja s’utilitzen actualment, però amb sensors automàtics instal·lats a l’interior que els donaran la capacitat d’intel·ligència. Cada parany podrà recollir de manera automàtica informació molt completa i d’alta qualitat sobre els mosquits capturats, com el recompte d’exemplars, l’espècie, el sexe i l’edat. D’altra banda, també recolliran la posició GPS dels paranys, i informació de la temperatura i de la humitat.

“Entrenament” dels sensors

La primera fase del projecte s’iniciarà a la tardor d’aquest 2019 als laboratoris del Centre de Recerca en Sanitat Animal (IRTA-CReSA), on es faran els experiments per calibrar i configurar els sensors dels paranys mitjançant el mètode d’aprenentatge automàtic de màquines machine learning. “Els sensors, desenvolupats per IRIDEON, identificaran l’espècie, el sexe i l’edat dels mosquits segons la freqüència de vol i la forma del seu cos, ja que són característiques diferents en cada espècie”, explica la Dra. Sandra Talavera, investigadora de l’IRTA-CReSA. La particularitat d’aquest nou model de parany és que el sensor sabrà descartar les interferències en el vol dels mosquits que es produeixen quan els paranys succionen els mosquits cap a l’interior. “Els paranys emeten diòxid de carboni com a atraient i després succionen els exemplars cap a dins perquè no s’escapin”, explica el Dr. Carles Aranda, investigador del Servei de Control de Mosquits del Baix Llobregat i adscrit a l’IRTA-CReSA. En un experiment previ ja es va aconseguir que el sensor diferenciés l’espècie, el sexe i l’edat dels mosquits en un rang d’eficiència del 61 al 99%.

Mosquit tigre (Aedes albopictus), mosquit de la febre groga (Aedes aegypti), culisetes (Culiseta longiareolata) i mosquit comú (Culex pipiens).

Les espècies de mosquit que identificaran els paranys són les potencialment vectores de diferents arbovirosis, entre les quals destaquen el mosquit tigre (Aedes albopictus), el mosquit de la febre groga (Aedes aegypti) i el mosquit comú (Culex pipiens). Però als científics també els interessa que els sensors distingeixin i descartin de manera ràpida altres mosquits que no transmeten malalties però que també són molt abundants al medi i, a més, tenen certa similitud amb els que sí que són vectors de malalties, com és el cas de la culiseta (Culiseta longiareolata).

Box experimental d’entomologia de la Unitat de Biocontenció per treballar amb espècies de mosquit exòtiques com Aedes aegypti.

En el cas del mosquit de la febre groga (Aedes aegypti) els experiments s’han de fer en condicions excepcionals. Aquest mosquit, principalment vector de dengue, febre groga, Zika i chikungunya, està molt distribuït pel sud-est asiàtic i a l’Amèrica del Sud. A Europa, actualment és present a l’illa de Madeira i a l’est del Mar Negre, i puntualment se l’ha detectat en altres llocs com a l’illa de Fuerteventura, el desembre de 2017, on va ser ràpidament erradicat. Des de fa uns anys la principal preocupació és que arribi a la Península Ibèrica tal com ho va fer el mosquit tigre. Per això, cal tenir els sistemes preparats per detectar, de la manera més ràpida possible, l’arribada d’aquesta espècie en altres països. En tractar-se d’una espècie exòtica a Catalunya, els experiments amb Aedes aegypti es faran a la Unitat de Biocontenció de l’IRTA-CReSA, que disposa de laboratoris de nivell de Bioseguretat 3, membres de la ICTS Red de Laboratorios de Alta Seguridad Biológica (RLASB) en condicions molt estrictes per evitar que s’escapi cap exemplar.

Les primeres proves pilot al camp es faran a la primavera de 2020

A Catalunya, les primeres fases de prova amb els paranys es faran a la ciutat de Barcelona a càrrec de l’Agència de Salut Pública de Barcelona (ASPB), encarregada de la vigilància i control de mosquits a la ciutat. “Aquests sensors serviran per obtenir informació de manera ràpida i veraç i així reduir el temps de reacció en les intervencions de control. Això és especialment rellevant per a la vigilància dels casos d’arbovirosis on interessa actuar de manera immediata per reduir els riscos d’una possible transmissió, explica Tomás Montalvo, investigador del CIBER d’Epidemiologia i Salut Pública i responsable del Programa de vigilància i control de mosquits de Barcelona. L’ASPB, juntament amb IRIDEON S.L., ja va ser pioners en el desenvolupament d’una primera fase d’aquest sensors que van permetre identificar els mosquits de la resta d’insectes, i que va aportar una informació valuosa de cara a la gestió de vectors en ambients urbans. Paral·lelament, també es faran més proves al camp amb els paranys en entorns periurbans i rurals a càrrec del Servei de Control de Mosquits del Consell Comarcal del Baix Llobregat i també en altres zones periurbanes de Portugal.

Aquests paranys amb sensors són una millora respecte els que ja s'utilitzen actualment.

Aquests paranys amb sensors són una millora respecte els que ja s’utilitzen actualment.

Mapes de risc de qualitat a temps real per al control de les malalties

L’objectiu final de VECTRACK és facilitar la recollida de dades de camp per obtenir dades de composició d’espècies, avaluar la seva densitat, construir mapes de risc i models de predicció de les espècies de mosquits vectores de malalties que més preocupen a Europa i poder planificar i millorar els programes de vigilància i control. La integració de totes les dades recollides pels sensors anirà a càrrec de l’empresa AVIA-GIS a través de l’eina VECMAP. Es tracta de la principal empresa europea especialitzada en la recollida, processament i anàlisi d’informació espacial i el desenvolupament de sistemes d’informació espai-temps en malalties transmeses per vectors i, zoonosis emergents.

En un context de globalització, és necessari tenir controlats els vectors i la seva distribució per actuar ràpidament en aparèixer algun cas de malaltia transmesa per mosquits. Durant el 2018, a Europa hi va haver una elevada incidència del virus del Nil Occidental amb 2.083 casos autòctons  que va representar més del total del nombre de casos autòctons ocorreguts en els últims 7 anys. Aquest virus té un cicle zoonòtic, i es transmet per la picada de mosquits infectats generalment de l’espècie Culex pipiens entre ocells, però també poden infectar-se persones i altres animals com els cavalls. “En les persones pot provocar una malaltia neurològica que pot arribar a ser mortal. Actualment no es disposa de teràpia específica ni vacuna. A Catalunya, el novembre del 2017 es va detectar per primera vegada el virus en unes aus rapinyaires i al 2018, el primer cas en cavalls”, explica la Dra. Núria Busquets, investigadora de l’IRTA-CReSA. D’altra banda, el virus de la febre de la Vall de Rift és una malaltia endèmica del continent africà en el punt de mira per si arriba a Àsia o a Europa. Afecta principalment ovelles, vaques i altres animals remugants silvestres però també por infectar a persones a través de la picada de mosquits dels gèneres Aedes i Culex.

A Europa, l’alerta per transmissió de Zika, el dengue i la chikungunya està activada perquè el potencial vector d’aquestes malalties, el mosquit tigre, està àmpliament distribuït en molt països, en especial a la costa del Mediterrani. A Catalunya, des que es va posar en marxa el Protocol de Vigilància i Control de les arbovirosis transmeses per mosquits l’any 2014, s’han detectat un total de 507 casos de dengue, dos dels quals són autòctons; el primer va ser el novembre de 2018 i el segon és el cas actual, notificat aquesta setmana. En total, a Espanya, ja són 7 els casos autòctons de dengue notificats fins el moment. Pel que fa als casos notificats  fins ara de Zika i Chikungunya, han estat casos importats, és a dir, persones contagiades amb el virus en un altre país.

Coneix més sobre l'autor d'aquest post:

Comunicació Centre de Recerca en Sanitat Animal (IRTA-CReSA). Programa Sanitat Animal IRTA. marina.torres@irta.cat