Τα προηγμένα μαθηματικά που θεραπεύουν τις ασθένειες

30/06/2020

της Τασούλας Καραϊσκάκη

O πρόεδρος του Τμήματος Πληροφορικής και διευθυντής του Εργαστηρίου Βιοπληροφορικής και Ανθρώπινης Ηλεκτροφυσιολογίας του Ιονίου Πανεπιστημίου, Παναγιώτης Βλάμος. To εργαστήριο απέσπασε αμερικανικό βραβείο για τη συμβολή του στην αντιμετώπιση του κορωνοϊού. 

Θα έλθει σύντομα η ημέρα που θα προβλέπεται με ακρίβεια ο κίνδυνος εμφάνισης μιας ασθένειας, ο ρυθμός εξέλιξής της στον χρόνο, καθώς και εξατομικευμένοι τρόποι θεραπείας της. «Στο άμεσο μέλλον θα διαθέτουμε για κάθε νόσο μεγάλες βάσεις δεδομένων, στις οποίες θα εισάγονται τα στοιχεία ενός νέου ασθενούς, θα κατηγοριοποιούνται και θα λαμβάνει οδηγίες με βάση όλη την πρότερη γνώση και εμπειρία, όλες τις πληροφορίες που έχουν καταγραφεί για εκατομμύρια περιπτώσεις σχετικά με την εξέλιξη της νόσου, την αποτελεσματικότητα των θεραπευτικών αγωγών, τις αλλαγές στον τρόπο ζωής κ.ά. Αυτός ο τεράστιος όγκος δεδομένων θα είναι πολύτιμος, αληθινό χρυσωρυχείο, για κάθε επόμενο ασθενή. Προς τα εκεί κατευθυνόμαστε, δεν είναι απλό, αλλά είναι απολύτως εφικτό», περιγράφει στην «Κ» ο καθηγητής Παναγιώτης Βλάμος, πρόεδρος του Τμήματος Πληροφορικής και διευθυντής του Εργαστηρίου Βιοπληροφορικής και Ανθρώπινης Ηλεκτροφυσιολογίας του Ιονίου Πανεπιστημίου.

Στο εργαστήριό του, το οποίο συνεργάζεται με περισσότερα από 40 ερευνητικά κέντρα στον κόσμο, επιτελείται ένα εντυπωσιακό έργο. Αναπτύσσονται προηγμένα μαθηματικά και υπολογιστικά μοντέλα που εξάγουν υψηλής ποιότητας και ακρίβειας αποτελέσματα για την εξελικτική πορεία και την ορθότερη διαχείριση ασθενειών. Άλλωστε αυτή η υψηλή τεχνογνωσία έφερε λαμπρές συνεργασίες, όπως με το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins για τη δημιουργία της Ελληνικής Πρωτοβουλίας Ενάντια στη Νόσο Αλτσχάιμερ και του πρώτου στην Ελλάδα Κέντρου Αριστείας Ιατρικής Ακριβείας για την Άνοια και τη Νόσο Αλτσχάιμερ στο Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ), αλλά και διεθνείς διακρίσεις, όπως ένα αμερικανικό βραβείο για τη συμβολή του εργαστηρίου στην αντιμετώπιση του κορωνοϊού.

Συγκεκριμένα, ο κ. Βλάμος και η 9μελής ομάδα του δημιούργησαν μια εφαρμογή με την οποία μπορούν να εντοπιστούν μέσα στην ίδια επιδημιολογική ομάδα ασθενών COVID-19 εκείνοι που διατρέχουν τον υψηλότερο κίνδυνο. «Φαινομενικά όλοι δείχνουν να αντιμετωπίζουν τον ίδιο κίνδυνο, αλλά αν αναλυθούν τα κλινικά δεδομένα τους, αποκαλύπτονται οι διαφοροποιήσεις. Είναι ένα σύστημα υποστήριξης του γιατρού ώστε να λάβει αποφάσεις για εκείνους που κινδυνεύουν περισσότερο. Το παρουσιάσαμε διαδικτυακά σε μέλη της ακαδημαϊκής κοινότητας του Texas Medical Center και βραβευτήκαμε από τη συμμετέχουσα εταιρεία βιοτεχνολογίας Hope Biosciences, επιπλέον για τον λόγο ότι διαθέσαμε ανοιχτά τη μεθοδολογία έρευνας, ώστε να μπορούν να τη χρησιμοποιήσουν ελεύθερα και άλλοι ερευνητές. Παράλληλα, προχωράει η έρευνα για τη δημιουργία πατέντας-πλατφόρμας, η οποία θα συνδυάζει βιοδείκτες με φαρμακευτικές ουσίες», εξηγεί ο κ. Βλάμος, ο οποίος οδηγεί με σεμνότητα τη συζήτηση αλλού, «δεν έχουν μεγάλη σημασία τα βραβεία, αλλά το συνολικό αποτέλεσμα των προσπαθειών μας».

Όμως τι ακριβώς κάνει το εργαστήριο; «Αναλύει με μαθηματικά μοντέλα, όχι στατιστικά ή πιθανοθεωρητικά, αλλά ντετερμινιστικά, δηλαδή μοντέλα που εξάγουν ακριβή αποτελέσματα, ένα μεγάλο πλήθος δεδομένων που προκύπτουν από τη μελέτη βιοδεικτών, οι οποίοι κατά βάση βρίσκονται εκτός των ορίων καλής λειτουργίας του οργανισμού. Αυτό δεν σημαίνει απαραιτήτως ότι υπάρχουν συμπτώματα νόσων. Ορισμένοι βιοδείκτες μπορεί να είναι για χρόνια εκτός φυσιολογικών ορίων και τα συμπτώματα να εμφανιστούν πολύ μετά, όταν είναι ήδη αργά. Υπάρχουν ασθένειες, όπως ορισμένες μορφές καρκίνου, που επηρεάζονται από λίγους βιοδείκτες, οι οποίοι εξελίσσονται γρήγορα. Οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες συνδέονται με δεκάδες βιοδείκτες που εξελίσσονται πολύ αργά και επηρεάζουν πολυπαραμετρικά την πορεία της νόσου. Η ιατρική ακριβείας θα οδηγεί σε προληπτικές εξετάσεις σε μεγάλο εύρος βιοδεικτών, οι οποίοι θα μελετώνται ως σύνολο, σε βάθος χρόνου. Είναι επεξεργασίες εξαιρετικά πολύπλοκες, καθώς αφορούν έναν τεράστιο αριθμό δεδομένων. Για παράδειγμα, η παρακολούθηση της εξέλιξης 50 βιοδεικτών για ένα εξάμηνο δίνει τρισεκατομμύρια τιμές. Ο παράγοντας χρόνος αυξάνει εντυπωσιακά την πολυπλοκότητα, που αντιμετωπίζεται με υπολογιστικά εργαλεία βιοπληροφορικής, δηλαδή omics (μοριακές τεχνικές), μηχανική μάθηση, τεχνητή νοημοσύνη, ανάλυση μεγάλων δεδομένων κ.ά. Όμως το αποτέλεσμα είναι απίστευτο, μια εξαιρετικά ακριβής εικόνα της πορείας του βιολογικού μηχανισμού. Η διαφορά με τη συμβατική προσέγγιση είναι τεράστια, σαν να βλέπεις ταινία αντί για μεμονωμένες φωτογραφίες», σημειώνει ο κ. Βλάμος και εξηγεί: «Για να μην παρεξηγηθούμε, δεν είμαστε γιατροί, επεξεργαζόμαστε κλινικά δεδομένα, εξάγουμε ποιοτικά αποτελέσματα και προσφέρουμε στον γιατρό συστήματα υποστήριξης απόφασης, δηλαδή έγκυρη πληροφορία ώστε να λάβει εκείνος την απόφαση».

– Πότε άρχισαν όλα;
– Η βιοπληροφορική ως ερευνητικός κλάδος εμφανίστηκε ξεκάθαρα το 2004, εμείς δημοσιεύσαμε εργασίες από το 2005, έχοντας υψηλές ερευνητικές προσδοκίες. Υπήρχε ο «χώρος» για να δημιουργήσουμε από την αρχή μια ισχυρή μεθοδολογία έρευνας με την επεξεργασία μεγάλων δεδομένων που πιστεύαμε ότι θα είναι το μέλλον. Η βάση της προσπάθειάς μας συνέδεε και συνδέει τρεις ετερογενείς πόλους, την ιατρική ακριβείας, δηλαδή την εξατομικευμένη ιατρική, τα ισχυρά μαθηματικά μοντέλα και υπολογιστικά εργαλεία και την πρόσβαση σε υψηλή υπολογιστική ισχύ, η σύνδεση των οποίων φάνταζε αδιανόητη το 2005. Ωστόσο, με βάση την αναπάντεχη ανάπτυξη και των τριών παραπάνω πόλων, μπορούμε πλέον να δημιουργήσουμε μια βάση δεδομένων, με επεξεργάσιμα κλινικά στοιχεία για ένα εκατομμύριο χρήστες. Τι σημαίνει αυτό πρακτικά; Ότι, για παράδειγμα, το Κέντρο Αριστείας Ιατρικής Ακριβείας για την Άνοια και τη νόσο Αλτσχάιμερ θα μπορεί να έχει απογραφικά όλα τα προφίλ των ανθρώπων που κινδυνεύουν από Αλτσχάιμερ στην Ελλάδα!

Συνεργασίες

Όπως αναφέρει ο κ. Βλάμος, ο ίδιος και η ομάδα του συνεργάζονται κυρίως με κέντρα του εξωτερικού «γιατί δίνουν πολύ μεγάλη ώθηση στις ερευνητικές εργασίες μας. Ωστόσο, η τεχνογνωσία επιστρέφει και μένει στην Ελλάδα». Είναι πρώτη φορά «που ερευνητές λαμβάνουν τις κύριες αποφάσεις. Ο Κώστας Λυκέτσος, διεθνούς φήμης καθηγητής - ερευνητής στο Johns Hopkins, η Βασιλική Μαχαιράκη από το ίδιο πανεπιστήμιο και ο δρ Ιωάννης Ταρνανάς με διεθνή ερευνητική καριέρα εισάγουν την καινοτομία στην Ελλάδα με πολύ γρήγορους ρυθμούς. Περισσότεροι από 30 ερευνητές έχουν πλαισιώσει την προσπάθεια, με την αρωγή ενός εξαιρετικού ερευνητικού κέντρου, του ΙΤΕ. Η Ελλάδα, με τον επιτυχή τρόπο που διαχειρίστηκε την κρίση του κορωνοϊού, έδειξε ότι είναι μια χώρα ευέλικτη, η οποία μπορεί να διαχειριστεί καταστάσεις. Ωστόσο, χρειάζονται ποιοτικές παρεμβάσεις».

ΠΗΓΗ: www.kathimerini.gr