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Computación

Convergencia virtual

Microsoft Research se vale de la lógica de los filtros antispam para detectar puntos vulnerables del virus VIH

NELSON PROVAZIEl equipo del investigador David Heckerman, director sénior del Grupo de Investigación en eScience de Microsoft Research, está empleando la misma estrategia utilizada para crear los filtros que traban el ingreso de los spam, aquellos mensajes electrónicos no solicitados que invaden nuestras casillas de correo, para desarrollar una vacuna contra el VIH, el virus del sida. “Nos dimos cuenta de que, para tener éxito en una vacuna, sería necesario atacar puntos específicos del virus, de la misma forma que operan los filtros cuando seleccionan e-mails”, dijo Heckerman, durante la conferencia dictada en el Faculty Summit 2010 de América Latina. Dicho evento fue realizado en el marco de un convenio entre Microsoft Research y la FAPESP entre los días 12 y 14 de mayo, en la localidad de Guarujá, litoral paulista, y con el tema “Computación: marcando la diferencia”. Más de 200 expertos en computación de 13 países estuvieron presentes en la sexta edición del Faculty Summit, siguiendo las presentaciones de proyectos innovadores en diversos campos del conocimiento. Médico con doctorado en ciencia de la computación, Heckerman fue uno de los responsables de la creación del primer programa de detección y filtrado de spam en 1997. “Así como los spammers cambiaron sus e-mails para atravesar nuestros filtros, el VIH también pasa por mutaciones para engañar al sistema inmunológico y lograr reproducirse libremente”, comparó. La gran dificultad para desarrollar una vacuna para el virus que causa el sida radica en que éste cambia constantemente. “Pero creemos que existen algunas regiones del genoma del VIH que serían vulnerables a la mutación”, dijo el investigador.

Resulta una tarea bastante compleja hallar esas regiones, porque es necesario mapear todas las posibles mutaciones del virus y de las configuraciones de la proteína HLA (antígenos de leucocitos humanos, sigla en inglés), que es la herramienta que emplea el sistema inmunológico para impedir la reproducción del VIH. La HLA invade el virus y retira el epitope, un fragmento de proteína responsable de la información genética del VIH. “Estamos buscando esas regiones denominadas epitopos vulnerables”, dijo Heckerman. “Nuestro objetivo es desarrollar una vacuna que le enseñe al sistema inmunológico a reconocer únicamente los puntos vulnerables ubicados a lo largo de la secuencia del material genético del VIH.”

A tal fin, más de un centenar de investigadores de todo el mundo están usando una herramienta llamada PhyloD, desarrollada por el grupo de Heckerman, destinada a evaluar de qué manera se comporta el VIH a partir del momento en que infecta a una persona. Las computadoras cruzan los datos del sistema inmunológico de las personas y los de la evolución y mutación del VIH en sus cuerpos, e indican así qué características genéticas ayudan a combatir al virus. Las estadísticas generadas hasta ahora han resultado en la creación de una vacuna experimental, que empezará a probarse dentro de seis meses. “Si todo marcha bien, a lo mejor tenemos un resultado efectivo en dos años.”

Un aliado móvil
Mientras no se obtiene una vacuna eficaz contra el sida, los pacientes deben seguir un rígido esquema de horarios para tomar los medicamentos antirretrovirales. Pero esta tarea no siempre se cumple a rajatabla. Una experiencia realizada en Perú con personas infectadas con el VIH, coordinada por el investigador Walter Curioso, de la Universidad Peruana Cayetano Heredia, quien también es profesor asistente vinculado a la Universidad de Washington, Estados Unidos, mostró que el uso del celular puede ayudar a los pacientes a seguir correctamente el tratamiento prescrito. “Aun cuando los medicamentos son distribuidos gratuitamente, el 88% no se medica por diversas razones”, dijo.

El principal motivo alegado para no seguir el tratamiento es el olvido, ya que son diversos tipos de medicamentos que se toman a lo largo del día. El hecho de vivir lejos de los centros de salud y la preocupación con la discriminación al ser identificado como portador del virus fueron otras de las razones mencionadas. Como el celular ya se ha convertido en un artículo indispensable para la mayoría de las personas, el grupo de investigación resolvió recurrir a mensajes SMS (sigla en inglés de servicio de mensajes cortos) para lograr la adhesión al tratamiento. De esta forma, le dieron a un instrumento popular un uso innovador.

NELSON PROVAZI“Los pacientes estaban interesados no solamente en recibir un recordatorio para tomar los medicamentos, sino también en algo motivador, algo así como ‘ahora es la hora de su vida’”, sostuvo el investigador. La frase funciona como un código, porque preserva la privacidad del paciente. La investigación de carácter cualitativo se realizó con 20 varones y seis mujeres portadores de VIH, que evaluaron de manera positiva el sistema de mensajes vía SMS. La experiencia resultó en el Proyecto Cell Pos, desarrollado por la universidad peruana en colaboración con la estadounidense y con el apoyo de la Microsoft Research, que les envía mensajes a los participantes inscritos.

Programas similares de ayuda a la salud han sido empleados con éxito en países en desarrollo como Botsuana, Sudáfrica y Filipinas. “En Filipinas hubo un aumento del 90% de adhesión al tratamiento entre personas con  tuberculosis que recibieron mensajes vía móvil”, dijo.

Sistema preventivo
En Brasil, el grupo de investigación coordinado por el profesor Jacques Wainer, del Instituto de Computación de la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp), trabaja en el desarrollo de un sistema capaz de detectar alteraciones en las imágenes de fondo de ojo indicativas de algún grado de retinopatía diabética, una enfermedad que puede desembocar en la ceguera. “Las estadísticas indican que en Brasil existe un 15% de diabéticos entre la población, de los cuales el 40% tiene retinopatía y para el 8% de éstos las misma representa una amenaza a la visión”, dijo Wainer, quien también mostró su trabajo en el Faculty Summit. La diabetes afecta el paso de la sangre en la retina, debido al debilitamiento de las venas y arterias locales, provocando hemorragias y cicatrices que interfieren en la visión.

La propuesta del proyecto, aprobado en 2008 en el marco del segundo llamado emitido por el Instituto Microsoft Research-FAPESP de Investigaciones en Tecnología de la Información, consiste en facilitar la selección de los pacientes que deben someterse a estudios especializados. Desde 2007, cuando se creó el instituto, ambas instituciones invirtieron más de 3,5 millones de reales en 11 proyectos brasileños en las áreas de salud, educación, inclusión digital, agricultura, gobierno electrónico, biodiversidad, bioenergía y cambios climáticos globales.

La investigación del grupo de Wainer está empleando una técnica poco común  en el procesamiento de imágenes médicas, que se basa en el descubrimiento de puntos en los cuales existen cambios significativos de color y textura. “Los puntos en donde hubo cambios de color o de textura equivalen a una palabra”, dijo  Wainer.

La idea es que cada tipo de punto represente “palabras” en esas imágenes. Cada imagen tiene en promedio 300 de esos puntos. A partir de esas palabras visuales, la investigación se desarrolla en dos diferentes líneas. Una de éstas trabaja con cada tipo de anomalía de la retina, a partir de 8 mil imágenes previamente clasificadas. “Las imágenes más frecuentes de nuestro conjunto de datos se relacionan al exudado, un líquido con alto tenor de proteínas producido como reacción a los daños en los tejidos y vasos sanguíneos”, dijo  Wainer. Empleando este método, se descubre que las palabras visuales son más indicativas de la presencia de exudados en la imagen. “Es una técnica bastante precisa, pero lenta, pues es necesario adaptarla a cada uno de los diversos tipos de anomalía posibles en las retinopatías diabéticas”. El sistema tiene un 90% de sensibilidad, es decir, un 10% de falsos negativos para la detección de exudados.

La otra vertiente del proyecto de investigación intenta descubrir cuáles son las palabras visuales que distinguen entre imágenes normales y anormales, sin tener que buscar anomalías particulares tales como exudados o microaneurismas. “Estamos todavía en la fase de investigación de los puntos claves, que permitirán hacer el abordaje de las normal y las anormales”, informó. La previsión indica que, en el primer semestre de 2011, el sistema estará totalmente listo.

Campo en red
Las necesidades de los pequeños propietarios rurales también están contempladas en uno de los proyectos iniciados en 2007 por la asociación Microsoft-FAPESP, llamados “eFarms: un a carretera de doble manos de pequeñas propiedades rurales para el mundo en red”, coordinado por la profesora Claudia Maria Bauzer Medeiros, del Instituto de Computación de la Unicamp, y desarrollado en sociedad con la Cooperativa de Caficultores de Guaxupé (Cooxupé), que cuenta con alrededor de 11 mil asociados en los estados de São Paulo y Minas Gerais. “Uno de los principales objetivos del proyecto, desde el punto de vista social, es crear una infraestructura de comunicación de datos de bajo costo, destinada a permitir la conexión entre las propiedades y la cooperativa, y de este modo el acceso a internet en las propiedades rurales”, dijo Claudia. Este proyecto involucra a investigadores en computación y en ciencias agrarias. Los nuevos software que están creándose cruzarán y tratarán datos suministrados tanto por sensores instalados en el campo, que medirán variables tales como temperatura, humedad y luminosidad, como vía satélite, que suministrarán informaciones tales como biomasa o las condiciones de las cobertura vegetal.

Con las herramientas computacionales desarrolladas, los expertos podrán hacer una mejor planificación de las actividades de la cadena productiva, optimizando los recursos y, por ende, ayudando a los pequeños agricultores en sus tareas. Los productores también podrán participar en el proceso decisorio desde la red de comunicación de datos, suministrando informaciones a los expertos –en ese caso, la cooperativa–, recibiéndolas de vuelta y suministrando feedback sobre los datos. “Ésa es la carretera de doble mano del título del proyecto, en donde el agricultor no solamente recibe la información, sino que también participa activamente de todo el proceso de generación de conocimiento con miras a mejorar su trabajo”, dijo Claudia. El eFarms ya cuenta con varios módulos en funcionamiento, y otros se integrarán este mismo año. “El proyecto permitió la capacitación de investigadores en un trabajo multidisciplinario, formando varios maestrandos y alumnos de doctorado.”

Dos de los principales retos del proyecto, que concluyó el día 31 de mayo, pero que tendrá continuidad con el financiamiento de la Cooxupé, aún deberán afrontarse. El primero de ellos consiste en reproducir en algunas propiedades rurales de la cooperativa la infraestructura de redes de comunicación de datos que fueron probadas en el ambiente controlado de la Unicamp. “Esto implica un trabajo de estudio de terreno, especificación de infraestructura, definición acerca de dónde ubicar las antenas y puntos de recabado”. El segundo desafío consiste en seguir recabando y procesando de datos de los sensores, y mostrar los resultados recabados en la red de diversas maneras. “Los datos recabados ya pueden verse en tiempo real en la web en forma de gráfico. Ahora pretendemos seguir la investigación, incluso con el uso de mapas”, dijo  Claudia. Actualmente el trabajo consiste en probar la red en cuatro propiedades rurales de difícil acceso. A partir de los resultados de esa etapa, la cooperativa podrá estimar los costos de implementación en gran escala, y llegar potencialmente a 14 mil propiedades.

Los proyectos
1. Admisión automática de retinopatías diabéticas: tecnología de la información contra la ceguera prevenible (nº 08/54443-2); Modalidad
Ayuda Regular a Proyecto de Investigación; Coordinador Jacques Wainer – Unicamp; Inversión R$ 290.966,00 (FAPESP)
2. eFarms: una carretera de doble mano en pequeñas propiedades rurales para el mundo en red (nº 07/54558-1); Modalidad Ayuda Regular a Proyecto de Investigación; Coordinadora Claudia Maria Bauzer Medeiros – Unicamp; Inversión R$ 153.313,60 (FAPESP)

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