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12 de Diciembre de 2018 | Historia original del Brigham and Women's Hospital

Los investigadores del Brigham and Women's Hospital están desarrollando una herramienta automatizada y de bajo costo para predecir la ovulación de las mujeres y ayudar en la planificación familiar. Capitalizando en los avances en varias áreas, incluyendo microfluídica, inteligencia artificial (IA) y la ubicuidad de celulares inteligentes, el equipo ha construido una herramienta de prueba de la ovulación que puede detectar automáticamente “patrones de helecho” -un marcador de la ovulación- en una muestra de saliva. El equipo evaluó el rendimiento del dispositivo usando saliva artificial en el laboratorio y validó los resultados en muestras de saliva humanas de seis sujetos, observando una precisión superior a 99% en la predicción de la ovulación de manera efectiva. Los resultados del equipo se publican en la revista Lab on a Chip.

“Antes de comenzar este proyecto, no éramos conscientes de que existía tal necesidad. Cuando el año pasado publicamos una tecnología para analizar el esperma para detectar la infertilidad masculina, nos abordaron los que habían leído acerca de nuestro trabajo y nos preguntaban si podíamos desarrollar un sistema basado en teléfonos inteligentes para proporcionar pruebas de ovulación en casa”, dijo el autor de correspondencia Hadi Shafiee, PhD, investigador principal de la división de Ingeniería en Medicina y División de Medicina Renal del BWH. “Nuestro estudio indica que una prueba precisa, automatizada y de bajo costo es realmente posible”.

Los métodos actuales para monitorear la fertilidad de la mujer son a menudo costosos o subjetivos. Estos métodos incluyen la detección de la ovulación a través de la determinación del nivel de la hormona luteinizante (LH) (una prueba clínica de sangre o una prueba de orina en el hogar “test Stick”), análisis de temperatura corporal rectal o basal, caracterización del moco cervical y el análisis del patrón de helecho salival. Este último se refiere a la apariencia única de la saliva seca de una mujer que está ovulando- cuando se recoge en un portaobjetos de vidrio, la saliva adquiere una estructura cristalizada que se asemeja a las hojas de helecho (ferning). Mientras que relativamente barato y simple, el análisis salival del patrón de helecho es altamente subjetivo. Cuando se realiza por el alguien no especializado, este enfoque es propenso a interpretaciones equívocas.

Para superar este desafío, Shafiee y sus colegas desarrollaron un proceso automatizado para detectar el ferning en una muestra de saliva. El algoritmo desarrollado fue preentrenado con 1,4 millones imágenes ImageNet y reentrenado con más de 1500 imágenes de ferning salivales para poder clasificar las imágenes de la saliva en dos categorías: muestras de mujeres ovulantes y no ovulantes.

El equipo evaluó entonces la capacidad del sistema para diferenciar muestras de saliva humana de mujeres ovulantes y no ovulantes de seis sujetos. Las mujeres recolectaron y ensayaron sus muestras de saliva usando el celular durante las fases ovulatoria y no ovulatoria de su ciclo menstrual (los resultados fueron confirmados usando un examen de orina). Para realizar la prueba, la saliva se recogió en un dispositivo microfluídico, se esparció y se dejó secar al aire. El dispositivo microfluídico con la muestra secada al aire entonces fue insertado en un accesorio óptico impreso en 3-D colocado en un smartphone. El software luego analizó los ferning, identificando correctamente la ovulación en 99% de las muestras y la no-ovulación en el 100% de las muestras.

“Una de las mayores ventajas de este método es el costo, mientras que el de las pruebas de orina no reutilizables puede alcanzar hasta $210 a $240 en el transcurso de seis meses, nuestro dispositivo representa la posibilidad de una compra de una sola vez”, dijo el co-autor Manoj Kumar Kanakasabapathy, investigador asistente senior en el laboratorio de Shafiee. “Más allá de la ovulación humana, estas aplicaciones pueden ser empleadas en la cría de animales e incluso para la enfermedad de los ojos secos, que pueden producir patrones de helechos en muestras de la mucosa ocular."

“Nos dimos cuenta de que uno de los mayores problemas con las pruebas basadas en la saliva, era que los usuarios encuentran difícil interpretar los patrones de helecho", dijo Prudhvi Thirumalaraju, otro co-autor de este estudio e investigador asistente senior en el laboratorio de Shafiee. “Pensamos que los avances en Inteligencia Artificial se pueden utilizar aquí, para ayudar a las personas a obtener resultados objetivos con sus smartphones".

El nuevo sistema está restringido por algunas de las mismas limitaciones que las pruebas de ovulación tradicionales, y no puede detectar la ovulación en mujeres con desequilibrios de estrógeno, quistes de ovario y aquellas que toman medicamentos para la fertilidad. Fumar o consumir alcohol también puede interferir con la detección precisa. El dispositivo requerirá pruebas adicionales en una población más grande y la aprobación por la administración federal de drogas antes de que pueda ser llevada al mercado.

Nota:

Este artículo ha sido republicado a partir de los materiales proporcionados por el Instituto de Investigación Brigham. El material puede haberse editado por su longitud. Para obtener más información, póngase en contacto con la fuente citada.

Referencia:

Potluri, V., Kathiresan, P. S., Kandula, H., Thirumalaraju, P., Kanakasabapathy, M. K., Pavan, S. K., . . . Shafiee, H. (2019). An inexpensive smartphone-based device for point-of-care ovulation testing. Lab on a Chip. Artículo original