Granturi noi pentru supravegherea patogenilor din ape uzate cu inteligență artificială
Detectarea timpurie a amenințărilor legate de bolile infecțioase și răspunsul rapid pot schimba radical cursul unei epidemii.
Tehnologii precum supravegherea apelor uzate transformă modul în care oficialii din domeniul sănătății publice identifică patogenii emergenți, monitorizează transmiterea comunitară și direcționează resursele acolo unde sunt cele mai necesare. Scripps Research se află în fruntea acestui efort, dezvoltând instrumente computaționale și de laborator care au ajutat la realizarea urmăririi bolilor prin intermediul apelor uzate pentru sănătatea globală.
Așadar, cu două granturi noi de la Fundația Gates, în valoare totală de 2 milioane de dolari, oamenii de știință de la Scripps Research vor extinde aceste capacități, dezvoltând tehnologii mai cuprinzătoare de supraveghere a apelor uzate și construind sisteme de inteligență artificială pentru a integra date diverse și a îmbunătăți predicția epidemiilor. Ambele premii fac parte din Inițiativa Modjadji, un demers de a construi sisteme de supraveghere a patogenilor accesibile și scalabile, în special pentru țările cu venituri mici și medii.
„Suntem foarte recunoscători Fundației Gates pentru că aceste granturi ne vor permite nu doar să extindem instrumentele de apă uzată pe care le-am dezvoltat, ci și să folosim inteligența artificială pentru a îmbunătăți luarea deciziilor în sănătatea globală în general. Prin colaborarea strânsă cu partenerii noștri din întreaga lume, creăm sisteme care pot ajuta la detectarea mai timpurie a focarelor și la susținerea unor răspunsuri mai rapide și mai bine direcționate”, a declarat Josh Levy.
Unul dintre granturi reînnoiește un grant din 2023 de la Fundația Gates, condus de profesorul Kristian Andersen de la Scripps Research în colaborare cu Institutul Național pentru Bolile Transmisibile (NICD) din Africa de Sud și Universitatea din Birmingham, Regatul Unit.
Cercetătorii vor extinde metodele computaționale și de laborator utilizate pentru supravegherea apelor uzate, permițând monitorizarea unui spectru mai larg de patogeni, reducând în același timp lacunele care limitează în prezent urmărirea bolilor infecțioase în multe părți ale lumii, în special în regiunile cu resurse limitate. Echipa va adapta, de asemenea, aceste instrumente pentru surse de apă uzată dincolo de sistemele de canalizare tradiționale, inclusiv pentru monitorizarea cursurilor de apă, canalelor și altor ape de suprafață care pot fi afectate de ape uzate umane.
Un aspect central al proiectului este Freyja, o platformă de analiză a apelor uzate, open-source, dezvoltată de laboratorul lui Andersen, care a devenit un instrument adoptat pe scară largă în timpul pandemiei COVID-19. Cu ajutorul grantului reînnoit, Levy și colegii săi vor extinde Freyja pentru a detecta amenințări suplimentare legate de boli infecțioase, optimizând atât protocoalele de laborator, cât și instrumentele de bioinformatică pentru a fi utilizate în țările cu venituri mici și medii.
„Obiectivul nostru este ca protocoalele de laborator, instrumentele computaționale și datele rezultate să rămână disponibile publicului, pentru a putea fi utilizate de cercetători și agenții de sănătate publică din întreaga lume”, afirmă Levy.
Al doilea grant, condus de Levy și de investigatorul institutului Karthik Gangavarapu, depășește detectarea bolilor pentru a se concentra pe predicția epidemiilor. Cercetătorii vor dezvolta abordări de inteligență artificială și învățare automată care integrează multiple tipuri de date (testare și secvențiere), precum și modalități (ape uzate și clinice) într-o imagine unificată a transmiterii bolilor. Prin combinarea acestor surse de date complementare, modelele vor ajuta la umplerea lacunelor de supraveghere și vor ghida oficialii din domeniul sănătății publice către cele mai eficiente intervenții.
Proiectul se va concentra inițial pe Africa de Sud și Zambia, unde Scripps Research va colabora cu Institutul Național Zambian de Sănătate Publică (ZNPHI), alături de alți colaboratori care fac parte din Inițiativa Modjadji.
Peste întărirea pregătirii pentru viitoare pandemii, munca va extinde monitorizarea pentru boli precum rujeola și tuberculoza. În Zambia, în mod specific, platforma integrată va ajuta la identificarea focarelor de transmitere a holerei, pentru a direcționa mai bine intervențiile de apă curată și campaniile de vaccinare, îmbunătățind totodată înțelegerea riscurilor de transmitere comunitară pentru mpox.
„Adunarea acestor diferite surse de informații este esențială pentru a răspunde amenințărilor emergente și pentru a ne pregăti pentru amenințările pe care nu le-am văzut încă”, afirmă Levy. „Fiecare comunitate are riscuri și nevoi de sănătate diferite. Prin integrarea acestor fluxuri de date diverse, putem construi o supraveghere robustă și scalabilă în domeniul sănătății publice, care oferă date mai precise și acționabile pentru decidenți.”
