Identificación de Virus Productores de Gastroenteritis Mediante Microscopia Electrónica con Características Espectrales de Orden Elevado

• AUTOR : Ong H y Chandran V
• TITULO ORIGINAL : Identification of Gastroenteric Viruses by Electron Microscopy Using Higher Order Spectral Features
• CITA : Journal of Clinical Virology 34(3):195-206, Nov 2005
• MICRO : El modelo semiautomatizado de detección propuesto en este estudio fue efectivo para la identificación de las partículas virales obtenidas mediante microscopia electrónica.

Introducción

La gastroenteritis aguda es una de las enfermedades más frecuentes que afectan a los seres humanos. Se estima que la mortalidad asociada con esta patología es de 3 a 5 millones de casos por año; la mayor parte de los cuales tiene lugar en los países subdesarrollados y en niños menores de 5 años.

En la actualidad se reconocen cuatro categorías principales de virus clínicamente importantes -además de las bacterias y los parásitos- como agentes etiológicos: rotavirus, calicivirus, astrovirus y adenovirus.

Las investigaciones realizadas detectaron que los rotavirus son responsables de la mayoría de los fallecimientos y del 20% al 52% de todos los episodios de gastroenteritis aguda. El conocimiento exacto de la prevalencia relativa de estos agentes sería de utilidad para desarrollar estrategias para el control de estas infecciones.

El diagnóstico de gastroenteritis viral puede realizarse mediante técnicas no moleculares como la microscopia electrónica (ME), pruebas de aglutinación de látex y enzimoinmunoensayo. La ventaja de la primera radica en la posibilidad de visualizar directamente las partículas infecciosas aisladas de las muestras. En la ME, la identificación de los virus mediante la visualización del ojo humano requiere profesionales altamente capacitados y con gran experiencia, motivo por el cual éste es un método limitado como herramienta diagnóstica. Por tal motivo, los autores proponen, en este trabajo, un método de verificación semiautomatizado que podría aportar un paso importante para vencer este obstáculo.

Diseño del estudio

El método está basado en las características biespectrales que capturan información sobre el contorno y la textura de las partículas, a la vez que aportan robustez a la rotación y a los cambios en el tamaño de dichas partículas y en los artefactos técnicos que producen. Si bien no se necesita conocer con exactitud el tamaño real de las partículas virales, éste puede emplearse para mejorar la clasificación de estos virus si existe disponibilidad de datos. Las imágenes provenientes de las partículas virales son posteriormente segmentadas y analizadas para verificar si pertenecen o no a una clase viral en particular (como adenovirus, rotavirus, etc.).

Cuando se utilizaron virus de tamaño similar, el rendimiento del método se analizó en forma separada con el empleo de astrovirus, virus de la hepatitis A y poliovirus. Para el análisis de la densidad de las probabilidades de las imágenes se decidió efectuar un modelo gaussiano mixto.

Análisis de las imágenes

Los virus productores de gastroenteritis se encuentran, por lo general, en concentraciones elevadas, del orden de 1011/ml, lo que permite que puedan ser reconocidos con facilidad con el empleo de la ME. Sin embargo, aparecen dificultades cuando se trata de lograr la distinción de estos virus entre sí ya que todos tienen una forma prácticamente circular, con muy pequeñas diferencias visuales, y porque provocan la misma sintomatología en los pacientes infectados.

Se eligió a los rotavirus como microorganismos diana debido a la prevalencia con la que provocan gastroenteritis. Si bien el tamaño por sí sólo podría realizar distinciones entre estos virus, este estudio se llevó a cabo con la suposición de que el nivel de aumento y el tamaño real de las partículas era desconocido, por lo cual la clasificación se basó en el contorno y en la textura.

Experimentos

Se realizaron dos tipos de experimentos. En el primero, las pruebas se efectuaron sobre un conjunto de imágenes virales agrupadas de todas las imágenes por ME obtenidas a partir de diversas fuentes. En el segundo, las pruebas se realizaron sobre poblaciones de partículas separadas provenientes de imágenes separadas.

Resultados

Al comparar las imágenes de los rotavirus con las de los demás virus probados, la tasa de error fue del 2% cuando se promediaron las imágenes de 15 partículas virales. Esta tasa descendió a menos del 0.2% cuando se promediaron los puntajes obtenidos en cada uno de los experimentos para obtener un resultado final.

Para la verificación de los astrovirus, la tasa de error fue del 2% cuando se analizaron 20 partículas.

Conclusión

En este trabajo, comentan los autores, se presenta un método de identificación semiautomático para los virus a partir de las imágenes obtenidas con microscopia electrónica y basadas en características espectrales que no presentan variación a la rotación y a la traslación. Este sistema podría haberse automatizado por completo si las partículas virales individuales se hubiesen segmentado de manera automática.

Es opinión de los investigadores que este trabajo podría formar la base para un sistema automático y preciso para la detección de partículas virales en el ámbito de la investigación o como herramienta diagnóstica.

Especialidad: Bibliografía - Gastroenterología