Por Geoff Spencer, escritor da Microsoft Asia
Um carro gira ao longo de uma estrada esburacada de um vilarejo nas Ilhas Fiji, no Pacífico Sul. Ao passar pela exuberante paisagem tropical, uma mulher no banco de trás pega uma caixa cheia de tubos de plástico lacrados. Ela os abre um por um e metodicamente sacode o conteúdo por uma janela aberta.
Ela está lançando um lote de mosquitos criados em laboratório que foram modificados por cientistas para eliminar o flagelo da dengue.
Lançamentos regulares como este por trabalhadores de campo e voluntários estão produzindo resultados de testes incríveis nas comunidades selecionadas na Ásia-Pacífico e América do Sul. Agora, os pesquisadores estão recorrendo às tecnologias digitais para ampliar sua luta em todo o mundo.
Cerca de 40% da população mundial – cerca de 3 bilhões de pessoas em 100 países – vive em comunidades com risco de dengue e outros vírus transmitidos por mosquitos potencialmente mortais, como Zika, febre amarela e chikungunya.
Muitas dessas pessoas lutam contra a pobreza e a superlotação e, tragicamente, os mais vulneráveis a essas doenças são frequentemente os mais jovens.
“A memória assustadora da dengue é a dor no corpo”, lembra Evisake Wainiqolo, uma fijiana mãe de sete filhos, que foi infectada quando criança. “A dor é inexplicável”.
Não existem curas. Mas e se algo pudesse limitar o poder dos mosquitos de infectar as pessoas?
Bem, existe. É uma bactéria chamada Wolbachia. E, de certa forma, é para os mosquitos o que a criptonita é para o Super-homem. Isso porque a Wolbachia limita a replicação da dengue e de outros vírus no corpo de um mosquito.
Usando técnicas desenvolvidas por cientistas da Monash University na Austrália, o World Mosquito Program cria mosquitos com células infundidas com Wolbachia e as libera no meio ambiente para acasalar com mosquitos locais. Esse cruzamento espalha Wolbachia por populações inteiras de mosquitos e neutraliza suas capacidades de transmissão de doenças.
“De certa forma, a Wolbachia é para um mosquito o que a criptonita é para o Super-homem porque limita a replicação da dengue dentro do corpo do hospedeiro.”
Anos de pesquisa, algumas implantações por tentativa e erro e muitas campanhas de base com mão-de-obra intensiva geraram resultados impressionantes nas comunidades selecionadas.
Agora, o Programa – um consórcio de pesquisa global sem fins lucrativos com sede no Vietnã – está planejando aumentar drasticamente suas ambições e escopo. Ele acaba de receber um subsídio Microsoft AI for Earth para tornar o impacto de combate às doenças de Wolbachia global.
Com a ajuda de dados, aprendizado de máquina, inteligência artificial (IA) e o poder de computação da nuvem, esse humilde microrganismo pode, em breve, se tornar um super-herói internacional da saúde pública.
A chave para o sucesso é determinar os melhores pontos de liberação para mosquitos modificados para maximizar o impacto, diz Ben Green, gerente sênior de entrega de projetos do programa, que tem trabalhado em direção à meta de proteger 100 milhões de pessoas em 12 países.
Os pesquisadores agora estão reunindo conjuntos de dados extremamente detalhados para criar um modelo de aprendizado profundo e preditivo que determinará os melhores pontos de liberação em qualquer lugar do mundo.
“A IA faz o seu melhor quando simplesmente fica em segundo plano e deixa que as pessoas continuem com a tarefa em mãos.”
– Lucas Joppa, Diretor Ambiental da Microsoft
Lucas Joppa, diretor ambiental da Microsoft, diz que a IA pode mudar o jogo para organizações sem fins lucrativos. Neste caso, o modelo de IA do Programa terá o potencial de turbinar o trabalho e impacto, liberando seus pesquisadores da tarefa árdua e demorada de analisar dados.
“Eles não serão mais regidos pela velocidade e escala de como fazem suas análises de dados. A IA faz o seu melhor quando simplesmente desaparece em segundo plano e deixa que as pessoas continuem com a tarefa em mãos”, diz Joppa. “Eles podem reunir todos os dados, todo o conhecimento disponível e expandir suas operações em todo o mundo, em vez de ir de projeto em projeto, de local para local.”
Como funciona a Wolbachia
Wolbachia é um tipo de bactéria natural que vive dentro das células de cerca de 60% das espécies de insetos – mas não nas do Aedes aegypti, o mosquito cujas picadas podem infectar as pessoas.
Mas quando os cientistas introduzem a Wolbachia nas células de um Aedes aegypti, a capacidade de propagação do vírus do mosquito é drasticamente reduzida. Além disso, a Wolbachia também atrapalha a vida amorosa de um mosquito.
Quando um macho com Wolbachia acasala com uma fêmea que não a tem, os ovos que ela bota não eclodem. Quando uma fêmea com Wolbachia se acasala com um macho que não a tem, todos os seus ovos irão produzir descendentes com Wolbachia. Quando um macho e uma fêmea têm Wolbachia, então, novamente, todos os seus descendentes a terão.
Em algumas gerações, o número de mosquitos com Wolbachia se multiplica exponencialmente até quase todos o terem. Resultado: as pessoas ainda terão que tolerar as picadas de mosquitos, mas suas comunidades ficarão livres dessas doenças.
Dando esperança
Nos últimos anos, os pesquisadores do Programa aperfeiçoaram as formas de introduzir a Wolbachia nas células do mosquito e agora estão ocupados criando mosquitos modificados e os liberando em várias comunidades ao redor do mundo.
Um menino em Puducherry, no sul da Índia, desatarraxa uma jarra e sacode dezenas de mosquitos enquanto caminha por uma rua em seu bairro pobre. Em um vilarejo perto de Yogyakarta, na ilha indonésia de Java, uma mulher despeja água carregando ovos de mosquito em um lago.
Os mesmos tipos de cenas acontecem em comunidades-alvo na Colômbia e no Brasil. E no Vietnã, um homem abre a tampa de um tubo de plástico enquanto está sentado na parte de trás de uma scooter na cidade mercantil de Vinh Luong.
“Quando liberamos esses mosquitos, é como se estivéssemos liberando esperança”, explica Samu Tuidraki, chefe de Narewa, um vilarejo em Fiji.
“Seremos capazes de liberar os mosquitos Wolbachia onde eles terão mais efeito com análises em escala nacional, em vez de em escala de bairro.”
– Ben Green, gerente sênior de entrega de projetos, Programa Mundial Mosquito
O Far North Queensland da Austrália foi declarado essencialmente livre da dengue pela primeira vez em cerca de um século, após uma intensa campanha de liberação. Outros esforços direcionados estão fazendo grandes progressos na Ásia e na América do Sul, onde as autoridades há muito tentam eliminar as populações de mosquitos com inseticidas.
“Nosso método Wolbachia é natural e autossustentável”, diz Green. “Como uma intervenção de saúde pública em grande escala, acreditamos que esta é uma forma econômica. A evidência até agora é que pode se sustentar nas populações locais por até sete anos. E esperamos que continue.”
Como o aprendizado de máquina e a IA ajudarão a tornar a luta global
O parceiro de ciência de dados do programa, Gramener, está desenvolvendo aprendizado de máquina para o modelo de IA. Ele irá explorar os registros de ponto de liberação existentes do Programa, bem como muitos outros conjuntos de dados sobre densidades populacionais humanas, uso da terra, locais industriais, clima e outras variáveis. As imagens de satélite serão uma grande parte do mapeamento de grandes áreas urbanas com precisão estratégica e granular.
O objetivo é ter a capacidade de localizar vários pontos de liberação de impacto em blocos de até 100 metros quadrados.
“Queremos direcionar as áreas onde nossa intervenção é mais necessária”, diz Green. “Seremos capazes de liberar os mosquitos Wolbachia onde eles terão mais efeito com análises em escala nacional, em vez de em escala de bairro. Nossa ambição é ser capaz de olhar para um país inteiro e aplicar o modelo em todas as suas áreas urbanas e permitir que ele forneça um retrato instantâneo de onde podemos ter o maior impacto.”
Joppa diz que o aprendizado de máquina e a IA são ferramentas potentes para organizações sem fins lucrativos que desejam enfrentar grandes desafios, mas têm recursos limitados.
“O Programa Mosquito Mundial começou com o objetivo de descobrir como atacar um problema. Nesse caso, eles descobriram como neutralizar a capacidade dos mosquitos de transmitir doenças. Em seguida, eles descobriram onde precisavam liberar esses mosquitos. Eles começaram a coletar toneladas de dados. Em seguida, tornou-se um problema de dados realmente confuso, pois eles tentaram comparar vários conjuntos de dados diferentes para descobrir onde poderiam ser mais eficientes. Em última análise, é aqui que entra o aprendizado de máquina. Ele permite que você pegue todos os dados, os abstraia em uma única estimativa de probabilidade e o mapeie. É econômico e é super escalável. Em vez de imaginar visualização e análise de dados para uma área específica, agora você pode fazer isso para uma cidade inteira, para um país inteiro, para o mundo inteiro. Isso ocorre porque os conjuntos de dados que estão usando são generalizáveis globalmente. Um modelo que funciona aqui pode funcionar em qualquer lugar.”
Imagem do topo: mosquitos Wolbachia são soltos na zona rural de Fiji.
