Macrodatos para la prevención de pandemias

Todos los a?os alrededor de 2600 millones de personas se ven afectadas por enfermedades que se originan en animales (enfermedades zoonóticas). Para prevenir pandemias, es fundamental detectar y caracterizar las enfermedades zoonóticas antes de que aparezca un brote o en una fase temprana.

En el marco de la iniciativa ZODIAC (Medidas Integradas contra las Enfermedades Zoonóticas) del OIEA, que se puso en marcha en 2020, el Observatorio ZODIAC de Fenotipos de Enfermedades Respiratorias creará un repositorio seguro de imágenes médicas a fin de fomentar la cooperación mundial en el análisis de datos a gran escala de características epidemiológicas, lo que propiciará la detección temprana de enfermedades zoonóticas que podrían causar pandemias.

El observatorio se servirá de la inteligencia artificial (IA), por ejemplo, el aprendizaje automático y el aprendizaje profundo, para definir las características de enfermedades respiratorias como el síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS), el síndrome respiratorio agudo severo (SARS), la COVID-19 y la neumonía, y detectar la aparición de nuevas variantes.

“El Observatorio ZODIAC de Fenotipos de Enfermedades Respiratorias, del OIEA, tendrá un papel importante en la detección del surgimiento de nuevas enfermedades infecciosas en todo el mundo, la vigilancia de su propagación y la facilitación del rápido desarrollo de modelos de IA que sean de ayuda para los tratamientos —se?ala el profesor Georg Langs, Jefe del Laboratorio de Investigación sobre Imagenología Computacional de la Universidad Médica de Viena, uno de los laboratorios principales del proyecto—. Gracias a la labor realizada con instituciones de investigación de todas partes del mundo, el observatorio podrá analizar una recopilación de datos sobre enfermedades respiratorias mucho más extensa y de mayor diversidad demográfica en comparación con estudios anteriores”.

La imagenología médica tiene una importancia crucial en el diagnóstico y la vigilancia de las enfermedades infecciosas. Sin embargo, el análisis de las imágenes puede resultar difícil debido a su complejidad.

El Observatorio ZODIAC de Fenotipos de Enfermedades Respiratorias aplicará la radiómica, un método de extracción de datos a gran escala de imágenes, o macrodatos, en estudios de imagenología médica. La radiómica utiliza algoritmos de caracterización de datos para definir los signos de una enfermedad, lo que aumenta la exactitud del diagnóstico y favorece la planificación individualizada de la terapia.

La IA puede complementar a la radiómica al encontrar, en grandes volúmenes de datos, anomalías y características epidemiológicas. Estas técnicas también pueden utilizarse para determinar características de enfermedades emergentes, lo que puede contribuir a evitar que brotes de nuevas enfermedades se conviertan en pandemias.

En sus dos primeros a?os el observatorio creará un repositorio de imágenes médicas que utilizará para desarrollar y validar algoritmos para el análisis de datos de imágenes. También evaluará estudios realizados por 20 instituciones de investigación de todo el mundo y hará posible que los grupos de investigación estudien y desarrollen nuevos métodos de IA. El funcionamiento de la vigilancia con IA de enfermedades emergentes de la que se encargará el observatorio será automático, y una alerta se activará cuando los algoritmos detecten una nueva característica. Esto permitirá comparar y evaluar con rapidez los datos entrantes con objeto de detectar la aparición de nuevas enfermedades que podrían transformarse en pandemias y de garantizar una respuesta oportuna.

El observatorio también analizará la información demográfica de las nuevas enfermedades respiratorias infecciosas. Mediante la definición de las características de la enfermedad y sus manifestaciones específicas en las imágenes médicas, el observatorio puede ayudar a detectar cualquier diferencia clínica en la evolución de las complicaciones de la enfermedad, en función de factores como la edad, el sexo, la raza, la etnia, la región geográfica y las enfermedades preexistentes.

Creado por medio de un proyecto coordinado de investigación del OIEA, el Observatorio ZODIAC de Fenotipos de Enfermedades Respiratorias recibe el apoyo de múltiples asociados que brindan recursos e instrumentos que corresponden a sus respectivos ámbitos de especialización.

Amazon Web Services (AWS), uno de los principales asociados que prestan apoyo al proyecto, ha concedido una subvención en el marco de AWS Grand Challenges para que el observatorio disponga de un servidor alojado en la nube.

“Consideramos que esta es una importante inversión en prevención para ayudar a proteger la salud humana a nivel mundial —indica Chris Russ, Arquitecto Superior de Soluciones de AWS—. Gracias a la nube, el Observatorio ZODIAC del OIEA es capaz de detectar la aparición de pandemias en tiempo real y alertar a los gobiernos para que estos actúen”.

Además del aporte de AWS, el observatorio ha recibido contribuciones en especie, entre las que cabe destacar: componentes y gestión de bases de datos proporcionados por el Centro Médico Universitario Radboud; conservación de la parte del servidor e interfaz web, por el Instituto Fraunhofer de Medicina Digital; desarrollo de IA para la detección de características epidemiológicas, respaldado por contextflow GmbH, y conocimientos científicos y médicos especializados de la Universidad Médica de Viena. Entre las instituciones de investigación participantes se encuentran hospitales de 19 países. El proyecto también cuenta con el apoyo de la República de Corea.

“El Observatorio ZODIAC tiene alcance mundial, por lo que dependemos de la colaboración de asociados del sector científico e industrial de todo el mundo, así como de su apoyo —se?ala Najat Mokhtar, Directora General Adjunta del OIEA y Jefa del Departamento de Ciencias y Aplicaciones Nucleares—. Trabajando conjuntamente e intercambiando información y conocimientos especializados, podemos reforzar la capacidad de los países para responder de manera más rápida y eficaz a enfermedades emergentes y evitar que estas se conviertan en nuevas pandemias”.