A Ciência Cidadã Enfrenta a Resistência a Antibióticos
Voluntários ajudam a classificar bactérias pra combater a resistência a antibióticos através de um projeto único.
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Índice
A Resistência a Antibióticos é um grande problema de saúde que tá crescendo no mundo todo. Isso acontece quando as bactérias mudam e ficam resistentes aos remédios que deveriam matá-las. Isso dificulta o tratamento das infecções. Pra resolver esse problema, os cientistas tão tentando desenvolver novas maneiras de identificar rapidamente as bactérias e ver se elas conseguem resistir aos antibióticos. Testes rápidos poderiam ajudar os médicos a saber qual antibiótico funcionaria melhor, melhorando o atendimento aos pacientes.
Os testes atuais pra olhar as bactérias geralmente demoram muito, precisando de pelo menos 12 a 48 horas. Esses testes normalmente dependem de cultivar as bactérias em um laboratório, o que é demorado. Alguns testes mais rápidos procuram genes específicos que indicam resistência, mas esses nem sempre batem com o comportamento real das bactérias. O problema da resistência a antibióticos é preocupante porque pode fazer com que antibióticos comuns deixem de funcionar, tornando as infecções mais perigosas. Infelizmente, muita gente ainda não entende completamente como os antibióticos funcionam e as consequências da resistência.
Ciência Cidadã
O Papel daUma maneira interessante de envolver o público na ciência é através de projetos de ciência cidadã, onde voluntários trabalham com pesquisadores pra coletar e analisar Dados. Esses projetos têm sido valiosos em várias áreas, como ecologia e biologia. Eles permitem que pessoas com diferentes níveis de habilidade contribuam para a ciência enquanto aprendem mais sobre temas científicos.
Os projetos que envolvem ciência cidadã mostraram sucesso em coletar grandes quantidades de dados, aumentar a conscientização sobre questões importantes e inspirar futuras gerações. Exemplos conhecidos incluem projetos de contagem de pássaros e aplicativos que ajudam a identificar aves. Essas iniciativas reúnem as pessoas e incentivam a participação em pesquisas que beneficiam a sociedade.
Envolvendo o Público na Pesquisa
Pra fazer o público se envolver na ciência cidadã, os pesquisadores podem usar várias estratégias. Realizar eventos, usar redes sociais, colaborar com escolas e fornecer recursos educativos podem ajudar a envolver mais pessoas. No entanto, muitas vezes essas abordagens alcançam apenas um número limitado de indivíduos.
Plataformas online como a Zooniverse oferecem uma maneira de muitas pessoas se envolverem em vários projetos de ciência cidadã. A Zooniverse permite que os usuários participem facilmente da pesquisa, aprendam sobre ciência e se conectem com outros participantes.
O Projeto de Inspeção de Infecções
Um projeto chamado Inspeção de Infecções foi lançado na Zooniverse pra lidar com o problema da resistência a antibióticos. Esse projeto focou em ajudar voluntários a classificar imagens de bactérias E. Coli, que podem ser resistentes a um antibiótico comum chamado ciprofloxacino. Os voluntários trabalharam pra identificar se as bactérias nas imagens eram resistentes ou sensíveis a esse antibiótico.
O projeto usou imagens de células de E. coli que foram tratadas com ciprofloxacino. Os pesquisadores já tinham desenvolvido um modelo pra classificar essas células, alcançando alta precisão. No entanto, eles queriam melhorar seus métodos e também educar o público sobre resistência a antibióticos.
Como o Projeto Funcionou
Pra começar, os voluntários foram treinados pra reconhecer diferenças entre células E. coli resistentes e sensíveis. Depois do treinamento, eles categorizaram imagens com base no que aprenderam. Os resultados ajudaram os pesquisadores a entender como melhorar seu modelo de Classificação e por que algumas células foram classificadas erroneamente.
O projeto coletou um número significativo de imagens, permitindo que os usuários classificassem essas imagens ao longo do tempo. Durante o projeto, muitas pessoas se envolveram, contribuindo pra um grande conjunto de dados. Os voluntários classificaram mais de um milhão de imagens durante a execução do projeto.
Entendendo a Precisão da Classificação
O projeto examinou quão precisamente os voluntários conseguiam identificar as imagens bacterianas. Ao olhar os dados gerais, os voluntários tiveram uma precisão de classificação de cerca de 66% para células sensíveis e 67% para as resistentes. Enquanto alguns voluntários se tornaram muito bons em classificar imagens, outros não viram nenhuma melhora na precisão, mesmo classificando muitas imagens.
Os pesquisadores também notaram que algumas imagens eram mais fáceis ou mais difíceis de classificar. Algumas células bacterianas tinham características claras mostrando se eram resistentes ou sensíveis, enquanto outras tinham características sobrepostas que as tornavam difíceis de categorizar.
Características Que Afetam a Classificação
Os pesquisadores avaliaram por que algumas imagens foram classificadas erroneamente com mais frequência do que outras. Eles focaram em características relacionadas ao DNA das bactérias, que desempenha um grande papel em como as bactérias respondem aos antibióticos. Eles mediram várias atribuições das células, como o número de regiões de DNA e o tamanho total.
A análise encontrou que imagens com características mais distintas tinham menos chance de serem classificadas incorretamente. Enquanto isso, imagens que pareciam mais semelhantes umas às outras eram frequentemente confundidas, destacando a complexidade de identificar essas células.
A Importância da Ciência Cidadã
O projeto Inspeção de Infecções demonstrou o potencial da ciência cidadã pra envolver o público na pesquisa científica. Ele juntou muitos voluntários pra abordar um problema de saúde importante através de esforços colaborativos. O projeto foi bem-sucedido em coletar dados valiosos e também em envolver ativamente indivíduos na ciência e educação.
Apesar de algumas limitações, como depender de voluntários e focar em um antibiótico específico, o sucesso do projeto mostra como a ciência cidadã pode funcionar bem. Ele proporcionou uma oportunidade pro público desempenhar um papel na compreensão da resistência a antibióticos e contribuiu pra pesquisa sendo realizada nessa área.
Direções Futuras
Olhando pra frente, a ciência cidadã pode continuar a impactar a pesquisa sobre resistência a antibióticos e outros desafios de saúde global. Projetos futuros poderiam expandir pra incluir uma gama mais ampla de antibióticos e condições de tratamento. Os pesquisadores podem melhorar os materiais de treinamento e focar em educar os voluntários sobre a ciência por trás do trabalho deles.
Além disso, incentivar os voluntários a pensar criticamente sobre os dados que estão analisando poderia levar a projetos mais envolventes. Isso poderia envolver pedir que eles considerem estágios de crescimento celular ou como essas células respondem a diferentes condições.
Conclusão
Em resumo, o projeto Inspeção de Infecções ilustra como a ciência cidadã pode efetivamente envolver o público em pesquisas importantes. Trabalhando juntos, voluntários e pesquisadores podem avançar na compreensão científica e lidar com questões de saúde prementes como a resistência a antibióticos. A colaboração entre cientistas cidadãos e profissionais não só reforça a conscientização sobre questões científicas, mas também enfatiza a responsabilidade que todos nós compartilhamos em manter a saúde pública. Esses projetos apresentam oportunidades significativas pra futuras explorações e colaborações no campo da pesquisa biomédica.
Título: Infection Inspection: Using the power of citizen science to help with image-based prediction of antibiotic resistance in Escherichia coli
Resumo: Antibiotic resistance is an urgent global health challenge, necessitating rapid diagnostic tools to combat its escalating threat. This study introduces innovative approaches for expedited bacterial antimicrobial resistance profiling, addressing the critical need for swift clinical responses. Between February and April 2023, we conducted the Infection Inspection project, a citizen science initiative in which the public could participate in advancing an antimicrobial susceptibility testing method based on single-cell images of cellular phenotypes in response to ciprofloxacin exposure. A total of 5,273 users participated, classifying 1,045,199 images. Notably, aggregated user accuracy in image classification reached 66.8%, lower than our deep learning models performance at 75.3%, but accuracy increased for both users and the model when ciprofloxacin treatment was greater than a strains own minimum inhibitory concentration. We used the users classifications to elucidate which visual features influence classification decisions, most importantly the degree of DNA compaction and heterogeneity. We paired our classification data with an image feature analysis which showed that most of the incorrect classifications were due to cellular features that varied from the expected response. This understanding informs ongoing efforts to enhance the robustness of our deep learning-based bacterial classifier and diagnostic methodology. Our successful engagement with the public through citizen science is another demonstration of the potential for collaborative efforts in scientific research, specifically increasing public awareness and advocacy on the pressing issue of antibiotic resistance, and empowering individuals to actively contribute to the development of novel diagnostics. Lay summaryAntibiotic resistance is a big health problem worldwide. We need fast ways to find out if bacteria are resistant to antibiotics. In our study, we develop new methods to do this quickly. We ran an online project called Infection Inspection from February to April 2023, in which 5,273 people took part. Together, they classified more than a million pictures of bacterial cells, helping our project use these pictures to detect antibiotic resistance. The volunteers performed well, getting near 67% of the answers right. We also learned which pictures helped or confused them. This will help us make our computer program better. This project didnt just help science; it also taught people about antibiotic resistance. Partnerships between the public and scientists can make a difference to developing technologies that protect our health.
Autores: Nicole Stoesser, A. Farrar, C. Feehily, P. Turner, A. Zagajewski, S. Chatzimichail, D. Crook, M. Andersson, S. Oakley, L. Barrett, H. El Sayyed, P. W. Fowler, C. Nellaker, A. N. Kapanidis
Última atualização: 2023-12-11 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.12.11.23299807
Fonte PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2023.12.11.23299807.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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