Derrotando a Dengue: IA impulsiona a luta global contra doenças transmitidas por mosquitos

Subsídio da Microsoft AI for Earth ajudará os pesquisadores a impedir a
propagação do vírus para milhões de pessoas de maneira sustentável

O carro passa por uma estrada esburacada nas ilhas Fiji, no Pacífico Sul. Ao atravessar a 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 sacode metodicamente o conteúdo através de uma janela aberta.

Ela está liberando um lote de mosquitos criados em laboratório, que foram modificados pelos cientistas para eliminar o flagelo representado pela dengue.

Ações regulares como essa, feitas por trabalhadores de campo e voluntários, estão produzindo resultados visíveis em comunidades selecionadas na Ásia-Pacífico e América do Sul. Agora, os pesquisadores estão se voltando para as tecnologias digitais para ampliar sua luta em todo o mundo.

Cerca de 40% da população mundial – aproximadamente de 3 bilhões de pessoas em 100 países – vivem em comunidades com risco de dengue e outros vírus potencialmente mortais transmitidos por mosquitos, como zika, febre amarela e chikungunya.

Muitas dessas pessoas lutam com a pobreza e a superlotação e, tragicamente, as mais vulneráveis a essas doenças são frequentemente as mais jovens.

“A memória mais assustadora da dengue é a dor no corpo”, lembra Evisake Wainiqolo, uma mãe de sete filhos de Fiji, que foi infectada quando criança. “A dor está além da explicação”.

Não há há solução. Mas e se algo pudesse conter o poder dos mosquitos para infectar as pessoas?

Na verdade, existe. É uma bactéria chamada Wolbachia. E, de certa forma, é para os mosquitos o que a criptonita é para o Super-Homem. Isso ocorre porque Wolbachia limita a replicação da dengue e outros vírus no corpo de um mosquito.

O World Mosquito Program cria mosquitos com células infundidas com Wolbachia e os libera no ambiente para acasalar com mosquitos locais. Esse cruzamento espalha a bactéria por toda a população e neutraliza sua capacidade de transmitir doenças.

Anos de pesquisa científica, alguns testes por tentativa e erro e muitas campanhas populares intensivas produziram resultados impressionantes nas comunidades-alvo.

Agora, o programa – um consórcio de pesquisa sem fins lucrativos com sede no Vietnã – planeja ampliar drasticamente suas ambições e escopo. Ele acaba de receber uma concessão do Microsoft AI for Earth para tornar global o impacto do Wolbachia na dengue.

Com a ajuda de dados, aprendizado de máquina, inteligência artificial (IA) e o poder computacional da nuvem, esse humilde microorganismo poderá em breve se tornar um super-herói internacional da saúde pública.

A chave do sucesso é determinar os melhores pontos de liberação de mosquitos modificados para maximizar o impacto, diz Ben Green, gerente sênior de entrega de projetos do programa, que tem trabalhado em direção a uma meta de proteger 100 milhões de pessoas em 12 países.

Seus pesquisadores estão reunindo conjuntos de dados detalhados, e em massa, para criar um modelo preditivo de aprendizado que determinará os melhores pontos de liberação em qualquer lugar do mundo.

Lucas Joppa, diretor de meio ambiente da Microsoft, diz que a inteligência artificial pode mudar o jogo para organizações sem fins lucrativos. Nesse caso, o modelo de IA do programa terá o potencial de “turbinar” seu trabalho e seu impacto, liberando seus pesquisadores da tarefa minuciosa e demorada de analisar dados.

“Essas pessoas não serão mais governadas pela velocidade e escala de como fazem suas análises de dados. A IA faz o melhor quando simplesmente desaparece em segundo plano e permite que as pessoas continuem com a tarefa em mãos ”, diz Joppa. “Elas podem reunir todos os dados, toda a experiência disponível e expandir suas operações em todo o mundo, em vez de ir de projeto para projeto, e de local para local.”

Como Wolbachia funciona

A Wolbachia é um tipo de bactéria que ocorre naturalmente e que vive dentro das células de cerca de 60% das espécies de insetos – mas crucialmente não no Aedes aegypti, o mosquito cujas picadas podem infectar pessoas.

Mas quando os cientistas introduzem a Wolbachia nas células de um Aedes aegypti, as capacidades de propagação do vírus são drasticamente reduzidas. Além disso, ela também atrapalha a vida amorosa do mosquito.

Quando um macho com Wolbachia acasala com uma fêmea que não a possui, os ovos que ela coloca não chocam. Quando uma fêmea com a bactéria acasala com um macho que não a possui, todos os óvulos dela produzem filhotes com Wolbachia. Quando um macho e uma fêmea têm Wolbachia, novamente, todos os seus filhos a terão.

Dentro de algumas gerações, o número de mosquitos com Wolbachia se multiplica exponencialmente, até quase todos a terem. O resultado: as pessoas ainda terão que suportar as picadas, mas suas comunidades ficarão livres dessas doenças.

Liberando a esperança

Nos últimos anos, os pesquisadores do Programa aperfeiçoaram maneiras de introduzir Wolbachia nas células dos mosquitos, e agora estão ocupados criando organismos modificados que estão sendo liberados em várias comunidades ao redor do mundo.

Um garoto em Puducherry, no sul da Índia, desenrosca um pote e sacode dezenas de mosquitos enquanto caminha por uma rua em seu bairro pobre. Em uma vila perto de Yogyakarta, na ilha indonésia de Java, uma mulher derrama água carregando ovos de mosquito em um lago.

O mesmo tipo de cenas acontece 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 traseira de uma motoneta na cidade de Vinh Luong.

“Quando liberamos esses mosquitos, é como se estivéssemos liberando esperança”, explica Samu Tuidraki, chefe de Narewa, uma vila em Fiji.

O extremo norte de Queensland, na Austrália, foi declarado essencialmente livre da dengue pela primeira vez em cerca de um século, após uma intensa campanha de liberação de mosquitos. Outros esforços direcionados estão fazendo forte progresso na Ásia e na América do Sul, onde as autoridades há muito tentam acabar com as populações de mosquitos com inseticidas.

“Nosso método Wolbachia é natural e auto-sustentável”, diz Green. “Como uma intervenção em saúde pública em larga escala, acreditamos que seja uma maneira econômica. A evidência até agora é que ele pode se sustentar nas populações locais por até sete anos. E esperamos que continue”.

Como o aprendizado de máquina e a IA ajudarão no combate global

O parceiro de ciência de dados do Programa, Gramener, está desenvolvendo o aprendizado de máquina para o modelo de IA. Ele acessará os registros de pontos 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 farão parte do mapeamento de grandes áreas urbanas com precisão estratégica.

O objetivo é ter a capacidade de identificar vários pontos de liberação impactantes em blocos de até 100 metros quadrados.

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“Queremos direcionar as áreas onde nossa intervenção é mais necessária”, diz Green. “Poderemos liberar mosquitos Wolbachia onde eles terão mais efeito com a análise em escala nacional, em vez de em escala local. Nossa ambição é ser capaz de olhar para um país inteiro e executar o modelo em todas as suas áreas urbanas, deixando-o nos dar uma imagem sem precedentes de onde podemos ter o maior impacto”.

Joppa diz que o aprendizado de máquina e a IA são ferramentas poderosas para organizações sem fins lucrativos que desejam enfrentar grandes desafios, mas têm recursos limitados. “O World Mosquito Program começou com o objetivo de descobrir como atacar um problema. Nesse caso, eles descobriram como neutralizar a capacidade de transmitir doenças dos mosquitos. Então eles descobriram onde precisavam liberar esses mosquitos”, disse.

“Eles começaram a coletar toneladas de dados, e isso se tornou um problema muito confuso por conta da tentativa de comparar vários conjuntos de dados diferentes para descobrir onde eles poderiam ser mais eficientes”, disse. “É aqui que entra o aprendizado de máquina. Ele permite que você pegue todas essas informações, abstraia para uma única estimativa de probabilidade e mapeie-as. É econômico e é super escalável. Em vez de descobrir a visualização e análise de dados para uma área específica, agora você pode fazer isso para uma cidade inteira, para um país inteiro, ou, para o mundo inteiro”.

“Isso ocorre porque os conjuntos de dados que eles estão usando são generalizáveis globalmente. Um modelo que funciona aqui pode funcionar em qualquer lugar ”, conclui Joppa.

Imagem principal: os mosquitos Wolbachia são lançados nas zonas rurais de Fiji. Demais imagens: arquivo/divulgação.

Sobre o AI for Earth

A AI for Earth é um compromisso de US$ 50 milhões em cinco anos da Microsoft para colocar a IA em funcionamento para futuro do planeta. O World Mosquito Program recebeu a concessão AI for Earth da Ásia-Pacífico. As concessões de assinatura visam criar valor compartilhado com nossos clientes e parceiros. Eles reúnem recursos das equipes globais e regionais da Microsoft, incluindo suporte de caixa e engenharia, para que projetos escaláveis possam transformar a maneira como pessoas e organizações monitoram, modelam e gerenciam os sistemas naturais da Terra.