Proyecto DARTI
Combatiendo la enfermedad de Chagas con tecnología electrónica
Los Investigadores y todo el Personal Técnico y de Campo del Centro para el Desarrollo de la Investigación Científica (CEDIC) y la Facultad Politécnica de la Universidad Nacional de Asunción (FP-UNA), quienes llevaron adelante este estudio, dedican este trabajo a las comunidades indígenas del Chaco, representadas por la Comunidad Maskoy, 10 Leguas y la Comunidad Nivaclé Tiberia.
Los pueblos indígenas del Chaco viven sumidos en la pobreza y el abandono. Ser pobre y ser indígena es una doble carga para quienes no tienen pleno acceso a una educación y salud de calidad. Los esfuerzos que se hacen para combatir la enfermedad de Chagas son grandes, pero el Chagas es una patología social no erradicable y multifactorial, por lo que la vigilancia y sostenibilidad de las acciones son los retos más importantes que tiene la salud pública en el Paraguay y en América Latina.
A pesar de que la enfermedad de Chagas no es una prioridad para ellos como lo es la falta de agua, estas comunidades indígenas compartieron con nosotros el deseo de lograr una herramienta que permita vigilar los vectores que transmiten el parásito que causa la enfermedad. Los aportes al conocimiento que se expresan en este trabajo son un sueño compartido por nosotros, investigadores que vamos tras la solución de este problema y por las comunidades, porque cada visita nuestra era la esperanza de algo bueno para ellos.
ANTECEDENTES DEL PROYECTO
La enfermedad de Chagas y la priorización de la investigación para controlar el vector
En Paraguay, así como en los demás países latinoamericanos, la enfermedad de Chagas, también conocida como Tripanosomiasis Americana, es uno de los principales problemas en el área de la salud pública [Acosta et al., 2002; Clayton et al 2010]. Ésta enfermedad es causada por el parásito Trypanosoma cruzi, siendo el Triatoma infestans, o comúnmente llamado vinchuca, su principal vector en gran parte de América del Sur. En el año 1939 fue identificado el primer caso de Chagas autóctono en el Chaco paraguayo en un soldado, sin embargo su control sistemático recién se inició en 1998 en todo el pais. En la región Oriental del Paraguay en el año 2008 fue declarada la interrupción de la transmisión de T. cruzi por el vector T. infestans, en el 2014 se certificó a Alto Paraguay y en 2016 se certificó el corte de transmisión en el departamento de Boquerón. En la actualidad sólo queda el departamento de Presidente Hayes (también en el Chaco) como zona de transmisión vectorial de la enfermedad de Chagas en el Paraguay [Rojas de Arias et al., 2016].
En la región del Chaco, el Programa Nacional de Control de la Enfermedad de Chagas trabaja activamente para la eliminación del T. infestans de las casas y sus alrededores mediante controles químicos con insecticidas. Existe un sistema de vigilancia entomológica para identificar aquellas viviendas re-infestadas o repobladas por el vector, luego de las campañas masivas del rociado químico. Este sistema se basa en la denuncia de la presencia del vector por parte de líderes comunitarios y la búsqueda activa por funcionarios del Servicio Nacional de Control de Vectores (SENEPA), aproximadamente cada 6 meses; sin embargo las dificultades en la logística, así como las distancias de las comunidades en el ámbito chaqueño pueden extender mucho mas estos controles y sin lugar a dudas encarece los costos de esta institución pública. Las características ambientales del Chaco y las condiciones domi y peridomiciliares facilitan la pronta recuperación del vector dentro de las viviendas [Rojas de Arias et al., 2011].
El uso de feromonas
Para lograr el control de insectos vectores de enfermedades es necesario conocer su comportamiento biológico y el T. infestans no escapa a esta premisa. Uno de los aspecto más importantes en el control de insectos en general es que se ha logrado el desarrollo de técnicas de control de insectos utilizando feromonas que consiguen atraerlos [Bosa et al., 2008, Salas, 2008]. Las feromonas son compuestos orgánicos emitidos por los insectos, son mensajeros químicos que provocan una respuesta en otros individuos de su misma especie, obligándolos a optar por un tipo de comportamiento determinado [Simon, 1994; Blanco, 2004]. Existen varios tipos de feromonas entre ellas las sexuales, de agregación, trazadores, de alarma, disuasorias, etc., según sea el tipo de reacción que provocan [Simon, 1994]. Estas feromonas son utilizadas por los insectos para modificar su comportamiento ya sea si el fenómeno, sea de apareamiento (feromona sexual), de búsqueda de alimento (feromona trazadora), para agrupación de individuos en colonias (feromona de agregación), o para la estimulación de huída o defensa (feromona de alarma), entre otros. Para el caso específico de los triatominos, donde algunas especies son vectores de la enfermedad de Chagas, se ha citado a la estridulación (acción de producir sonido mediante la fricción de ciertas partes del cuerpo) como un posible mecanismo de comunicación entre los sexos en T. infestans. Entre otros mecanismos de interés está el olfativo, que involucra a las feromonas, mecanismo de por si de comunicación mas intraespecífico en insectos, si los comparamos con otras alternativas como son la visión y el sonido [Manrique, 2010].
Las feromonas sexuales son en general las más utilizadas para el control de plagas. Tienen como estrategia la utilización de compuestos de síntesis que provocan la misma reacción en los insectos que los atractantes naturales [Simon, 1994; Blanco, 2004]. En el año 2002 algunos investigadores de nuestro grupo de trabajo participaron de una investigación que demostró que existían una serie de compuestos relacionados con el comportamiento sexual de los T. infestans. Se logró identificar compuestos de ácidos carboxílicos alifáticos; aldehídos alifáticos (hexanal, heptanal, octanal, nonanal) y benzaldehído; y compuestos que contienen sulfuro. Entre los compuestos más atractantes para T. infestans hembras estaba el benzaldehído a bajas dosis (0.05-0.1 μg). También se determinó que mezclas de hexanal y benzaldehído (20:1 y 40:1) mostraban un efecto aditivo en la atracción de hembras [Fontan et al., 2002].
Por otro lado, existen estudios que emplean diferentes materiales en la liberación de feromonas con el propósito de atraer insectos para el control de plagas en la agricultura [Montiel et al., 1989; Takahashi et al., 2008; Tiboni et al., 2008]. En general el uso de las feromonas en el campo está asociado al uso de una trampa (estructura para retener a los insectos) y un dispositivo que suele ser un liberador de la feromona.
La eficacia de una trampa cebada se puede ver afectada por una serie de factores que involucra al tipo de trampa, el color, el tamaño, la altura sobre el suelo, el número y disposición de las trampas en un sitio. Para el diseño de una trampa se requiere conocer el comportamiento del insecto con relación a la feromona y a su hospedante. El proceso de liberación es muy importante ya que influye en el éxito de la feromona, un exceso puede repeler en lugar de atraer al insecto, además de que se requiere de un recipiente de la sustancia activa que permita su liberación en cantidades y concentraciones continuas [Blanco, 2004, Aquino, 2012].
Un prototipo previo al que fue utilizado en este proyecto, utilizó una bolsita de polietileno conteniendo un tipo de feromona sexual que atrae a la vinchuca [Rolón et al., 2011]. El principal problema en la utilización de estas bolsitas era la rápida liberación del atractante, que duraba alrededor de 20 días (datos no publicados), lo que implicaba que el personal debía trasladarse a menudo al campo a reponer las bolsitas en las trampas y hacía inviable un sistema de vigilancia entomológico en lugares distantes con este sistema, además del gasto operativo que significaba viajar a los lugares mensualmente para reemplazarla.
Las trampas con cebo químico son prometedoras para la vigilancia de T. infestans; La sensibilidad del sistema en la detección de pequeños focos de re-infestación o repoblación aumenta cuando las trampas son cebadas con semioquímicos. Resultados recientes muestras que existe 30 % más de chance en detectar la presencia de triatominos en las viviendas cuando existe un sistema de monitoreo con trampas cebadas y cuando el sistema es comparado con la búsqueda manual es 500 % más sensible [Rojas de Arias et al., 2012]. No obstante estos estudios no llegaron a probar mezclas de feromonas con la idea de encontrar sinergismos que apoyarán la atracción.
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Avances en la lenta liberación de feromonas
Por todo lo mencionado anteriormente, se buscó resolver el problema expuesto produciendo pastillas porosas provenientes de diferentes materiales tales como vidrio pírex, vidrio ámbar, hidroxiapatita y caolín (Aquino et al, 2012), con la intención de evaluar el material que mejor comportamiento muestre como difusor de lenta liberación del agente atractante del T. infestans, con el fin de reducir el tiempo, el costo y el frecuente desplazamiento del personal al local del monitoreo que lleva implícito un costo bastante importante para el Programa de Control.
Automatización de la trampa
La Universidad de las Islas Baleares en cooperación con la Universidad Nacional de Asunción y el CEDIC ha desarrollado una caja biosensora con el fin de detectar el ingreso de potenciales triatominos (éstos no fueron usados en el proceso), gracias a la identificación de las características morfométricas, pensando en las chances de eliminar la necesidad de revisiones entomológicas in situ. Este sensor de proximidad detecta la presencia o ausencia del triatomino en el área de influencia sin entrar en contacto físico con él, y entrega como respuesta una señal binaria del tipo “todo o nada”. Estas señales son transmitidas a una red que almacena los datos en una estación base, la cual envía, con conexión de internet, a un servidor central, el cual visualiza y analiza los datos (Montero, 2011). Esta experiencia previa dio pie para iniciar la construcción de un prototipo de trampa que detectara la entrada de insectos a las trampas cebadas con feromonas ya conocidas, para ello se realizaron ensayos en laboratorio con ejemplares vivos y monitoreados mediante video-cámaras las 24 horas del día, que permitieron ajustar los procesos de detección. Como resultado esperado de este estudio, las trampas sensoras fueron colocadas en una serie de domicilios de la localidad indígena de Tiberia para realizar la prueba de principio. Además se realizaron ensayos de laboratorio para identificar nuevos atractantes y sus mezclas buscando sinergismos en la atracción, para luego llevarlos al campo en las zonas endémicas para la enfermedad de Chagas. Se escogieron tres localidades de la comunidad de 10 Leguas, donde con frecuencia, a pesar de los rociados químicos por parte del SENEPA, el vector entra y se establece en las viviendas y sus entornos peridomiciliares. Este informe corresponde a todas las actividades realizadas durante dos años por el proyecto asociativo de investigación (2014-INV037) financiado por CONACyT.
Lugar de Estudio
El área de trabajo para el desarrollo de esta investigación se encuentra en las aldeas de Karandillas, El Martillo y 12 de Junio, guaraní parlantes, todas pertenecientes a la comunidad Maskoy de 10 Leguas ubicada en el departamento de Presidente Hayes, distrito de Irala Fernández a 485 Km de Asunción, y la localidad Nivaclé de Tiberia a 404 Km, la cual pertenece al distrito de Loma Plata, del departamento de Boquerón. Estas comunidades son originalmente cazadoras y recolectoras con un limitado acceso a ingresos económicos familiares. Los trabajos transitorios son gracias a los menonitas, los cuales los aceptan como recolectores de las siembras, como peones de las estancias o como ayudantes en la limpieza o cocina en algunos casos. Los niveles de infestación de triatominos de las viviendas que precedieron al proyecto fueron altos (entorno a 30%), si bien se desconocen resultados de infección humana, la misma se presume elevada, ya que la infección natural de los triatominos capturados en estudios anteriores en estas localidades osciló entre el 2 y el 23% [Rojas de Arias et al., 2012].
RESULTADOS DEL SISTEMA AUTOMATIZADO
En 10 meses
TRABAJOS FUTUROS
Mejora de las trampas con sensores
Con ésta nueva propuesta se pretende mejorar sustancialmente las trampas desde el punto de vista tecnológico, posibilitando también la detección de otras plagas y previendo la instalación masiva a nivel regional.
Entre los objetivos principales del proyecto se encuentra el mejorar tecnológicamente el sistema de detección remota de vinchucas desarrollado hasta la fecha. Esto implica realizar nuevos diseños de todas las partes, buscando abaratar los costos de producción y pensando en su posterior fabricación en masa, previendo su implementación masiva a nivel nacional y regional.
Se intentará desarrollar un sistema electrónico de monitoreo remoto, flexible, escalable y efectivo en la detección de plagas artrópodos, siguiendo los pasos:
1. Diseñar trampas con sensores con diferentes prestaciones en cuanto a la alimentación energética, sistema de alerta, conectividad, cebo y sistema de captura
2. Montar varios prototipos de trampas con sensores con diferentes especificaciones
3. Diseñar un concentrador flexible en cuanto a alimentación energética y compatible con diferentes configuraciones de conexión con la red de sensores y telecomunicación
4. Montar los sistemas para pruebas de laboratorio con artrópodos vivos
5. Desarrollar la interfaz computacional de monitoreo remoto
6. Elaborar y simular distintos escenarios acerca de los posibles comportamientos de demanda del sistema de monitoreo
Comunicación satelital
El profesor investigador del GIEM, Adolfo Jara, es Candidato a Doctor en Ingeniería Espacial por el Instituto Tecnológico de Kyushu en Japón a partir del mes de noviembre de 2018, donde realizará la fabricación del primer nanosatélite paraguayo, que será lanzado a órbita desde la Estación Espacial Internacional (EEI). El satélite tendrá la misión de captar informaciones de sensores instalados en el Chaco paraguayo, que aportarán datos sobre la presencia de vectores de enfermedades epidemiológicas, como por ejemplo, la vinchuca, que transmite el mal de Chagas, o el de Aedes aegypti del dengue.
FORMACION DE RECURSOS HUMANOS
Esta trabajo permitió la formación académica de dos tesis de maestría (MSc Federico Gaona y MSc Adolfo Jara), así como dos tesis de grado (Ing. Luis Rodriguez e Ing. Marcio Duarte), todos de la FPUNA.
PREMIOS
Dos premios internacionales ha ganado este proyecto en la persona del Ing. Federico Gaona: Joven Innovador Social del año 2016 del MIT, USA y la Primera Mención de Honor del Premio MERCOSUR 2018.
PATENTE
Los resultados de este estudio han permitido generar una patente, la documentación fue sometida a la Dirección Nacional de la Propiedad Intelectual (DINAPI)
AGRADECIMIENTOS
A la Universidad de las Islas Baleares (UIB), España, por dar el primer paso en la automatización de las trampas con apoyo técnico de diseño y ensayos, así como gestionar la primera financiación del primer proyecto emprendido.
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por el cofinanciamiento a este proyecto asociativo.
Al decano de FP-UNA, el Prof. Ing. Teodoro Salas, por el apoyo y entusiasmo puesto en este proyecto asociativo.
Al Ing. Santiago Gómez por facilitar la participación de sus tesistas de grado en la elaboración del sistema de recolección de datos.
Al Dr. Daniel Idoyaga, en su momento Presidente del IPTA, quien facilitó el alojamiento de los investigadores y personal de campo en las instalaciones de la Estación Experimental del Chaco.
A la Empresa Social THEMA, por el apoyo logístico en varias ocasiones.
Al Maestro Sifu Sihan, quien donara filtros de agua para cada una de las viviendas de las localidades del proyecto, en apoyo a las actividades de desarrollo local que llevamos a cabo en las comunidades dentro del marco de esta investigación.
A la Dra. Cesia Villalba de Feltes, Jefa del Programa Nacional de Control de la Enfermedad de Chagas del SENEPA, por su incondicional apoyo a este estudio y por coordinar los rociamientos químicos en las comunidades durante nuestras intervenciones.
A las comunidades del Chaco que participaron de este estudio, que dieron todo sin pedir nada.primer
PERSONAS QUE TRABAJARON EN EL PROYECTO
POR CEDIC:
Dra. Antonieta Rojas de Arias, Investigadora Principal
Investigadores Asociados:
Dra. María Celeste Vega
Dra. Miriam Rolón
Personal Técnico:
MSc. Diego Dorigo
Ing. Amb. Francisco Arias
Sr. Koji Kurita
Apoyo en Campo:
Sra. Victoria Bogado (+)
Sra. Mercedes Bogado
Sr. Patricio Domínguez
Sr. Marco Todisco
Lic. Cathia Coronel
Sr. Hugo Rolón
POR FP-UNA:
Investigadores Asociados:
Dr. Sc. Christian Schaerer
Dr. Sc. Magna Monteiro
Investigadores:
M. Sc. Silvia Aquino, Investigadora del Sistema de Lenta Liberación
M. Sc. Federico Gaona, Investigador Principal de Electrónica
Ing. Adolfo Jara, Investigador de Electrónica
Personal Técnico:
Ing. Ever Quiñonez
Sr. Arturo Romero Matos
Sr. Pablo Casanova
Apoyo en Campo:
Ing. Lorena Zalazar
Ing. Ariel Manabe
Sr. Santiago Salas
Apoyo en Laboratorio:
Prof. Ing. Norma Silva
Ing. Martín Vera
Srta. Amanda Mareco
Sr. Axel Bóveda
Sr. Pablo Castro
Sr. David Burgos
Desarrollo Web:
Ing. Alexis Pojomovsky
Ing. Gonzalo Samaniego
Por UIB:
Dr. Carlos Juiz
Dr. Bartomeu Serra
