Uso de big data para combatir COVID-19

La pandemia de COVID-19 ha demostrado ser una batalla que no se puede librar solo en los hospitales.

Los científicos de datos, los bioinformáticos y los bioestadísticos están prestando sus habilidades para ayudar a controlar la pandemia, utilizando macrodatos para informar las estrategias de distanciamiento físico, rastreo de contactos, distribución de ventiladores y desarrollo de vacunas.

En conjunto, este tipo de trabajo se enmarca en un campo llamado biología cuantitativa, un término amplio para la aplicación de modelos matemáticos de alto nivel para resolver problemas que involucran organismos vivos.

Esta experiencia en datos permite a estos científicos modelar las tendencias de infección, predecir las tasas de mutación dentro del virus, determinar los recursos médicos necesarios y comunicar información compleja de una manera accesible.

La profesora Margaret Mayfield, co-creadora de la Maestría en Biología Cuantitativa de la Universidad de Queensland (UQ) , cree que estas habilidades serán esenciales en una variedad de mercados laborales emergentes.

“La biología cuantitativa utiliza conjuntos de datos grandes y complejos que requieren un entrenamiento más allá del estándar que la mayoría de los biólogos obtienen en estos días”, dijo el profesor Mayfield.

“El programa de UQ es el primero de su tipo en Australia y surgió en respuesta a la demanda urgente en los campos biológicos de graduados con estas habilidades analíticas y de programación de alto nivel”.

Ella añadió:

“COVID-19 ha ejemplificado esta necesidad: estamos siendo testigos de situaciones reales de vida o muerte que requieren una rápida resolución de problemas, y los datos provienen de todo el mundo a un ritmo inmanejable sin habilidades informáticas sofisticadas”.

Es por eso que UQ brinda a los estudiantes una visión holística de la ciencia de la información, asegurando que se conviertan en expertos en investigación reproducible, ciencia abierta, control de versiones, administración de datos y comunicación científica.

“Los biólogos necesitan aprender matemáticas, codificación y software de computadora si quieren prosperar en esta nueva era de big data”, dijo el profesor Mayfield.

Al explorar la integración de datos en ciencias biológicas, existen varias especializaciones, con habilidades aplicables a un elemento específico de la pandemia COVID-19.

Los bioinformáticos están examinando la secuencia del genoma y la estructura celular del nuevo coronavirus y están trabajando con epidemiólogos para asesorar sobre las tasas de infección y la detección de medicamentos para posibles tratamientos. Mientras que los bioestadísticos están informando la respuesta de salud pública mediante el mapeo de las tasas de transmisión y mortalidad.

El Dr. Cheong Xin Chan, profesor del conjunto de programas de bioinformática de la UQ , dice que la biología se está convirtiendo cada vez más en una ciencia de la información.

“Les digo a mis estudiantes que la bioinformática se trata de tener la combinación correcta de habilidades técnicas, conocimiento tecnológico y conceptos biológicos para apoyar, si no liderar, la próxima ola impulsada por datos e información en las ciencias biológicas”, dijo.

“Las tecnologías modernas de secuenciación del genoma nos han brindado la capacidad de analizar rápidamente miles y millones de muestras biológicas, lo cual es invaluable a la hora de resolver problemas en el mundo médico.

Sobre las posibilidades de estos desarrollos, el Dr. Chan dijo: “Con la tecnología cada vez más precisa y asequible, la industria ha podido encontrar soluciones a un ritmo antes inimaginable; lo que solía llevar décadas ahora se puede resolver en cuestión de meses. .

“Con estos datos, podemos optimizar las estrategias para abordar todo, desde el diseño de medicamentos hasta la conservación de los ecosistemas”.

Los científicos de datos no solo ayudan a los expertos médicos a comprender la enfermedad COVID-19 en sí, sino que también utilizan modelos estadísticos para informar mejor las políticas gubernamentales y las respuestas de salud pública a la pandemia.

Se han creado marcos matemáticos como Safe Blues para replicar digitalmente la propagación en tiempo real de COVID-19 en la comunidad utilizando dispositivos móviles. Esto permite a los científicos probar “virtualmente” diferentes intervenciones de salud pública, como el distanciamiento social, para predecir su efectividad.

Los programas de investigación como el Estudio ECMOCARD han contado con la ayuda de científicos de datos para organizar la información de salud acumulada en más de 200 hospitales en todo el mundo, para predecir con precisión los requisitos de los pacientes y los resultados del tratamiento.

Incluso los miembros del público en general que se conectan en línea todas las mañanas para verificar la tasa diaria de infección en su ciudad se están beneficiando del trabajo de los expertos en datos, dice el Dr. Michael Waller de los programas de bioestadística de la UQ .

“El trabajo de los bioestadísticos es realmente importante durante una pandemia. Contamos con conocimientos especializados en la aplicación de la estadística dentro del campo de la salud, lo que nos permite asesorar sobre las mejores formas de recolectar y analizar datos de enfermedades ”, dijo.

Los bioestadísticos pueden identificar grupos de infección y poblaciones de alto riesgo, calcular tasas de transmisión y mortalidad y evaluar cosas como “exceso de mortalidad”, que es el número adicional de muertes por encima de lo que hubiéramos esperado ver en “condiciones normales”.

“Incluso una vez que la pandemia de COVID-19 finalmente termine, seguiremos utilizando estos datos para informar las políticas para manejar posibles pandemias futuras”, dijo el Dr. Waller.

Las formas en que podemos aprovechar la información biológica están creciendo exponencialmente, al igual que la demanda de científicos interdisciplinarios con las habilidades necesarias en matemáticas, estadística y biología para dar sentido a estos datos.

La gama de programas basados ​​en datos que ofrece la UQ garantiza que sus graduados tengan las herramientas para usar big data para la toma de decisiones basada en evidencia, para resolver desafíos locales y globales en el campo de la salud pública y más allá.

Para obtener más información sobre cómo estudiar una licenciatura o maestría en ciencias como Maestría en Biología Cuantitativa, Maestría en Ciencia de Datos, Maestría en Bioinformática o Maestría en Bioestadística en la Universidad de Queensland, visite la página de Futuros Estudiantes de la UQ .