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Pesquisa

Abordagem bifacetada sobre digital twins na ciência de intercepção

Abordagem bifacetada sobre digital twins na ciência de intercepção

 


Nos anos 1800, havia várias maneiras de se capturar uma única imagem. À medida que a captura de imagem era aprimorada, as pessoas notavam que fotos estáticas sucessivas, ou pontos de dados, sobrepostas uma sobre a outra, a 10-12 quadros por segundo (FPS), podiam simular o movimento.

A década de 1900 trouxe novos avanços tecnológicos: cinema mudo, de 16 a 24 FPS, seguido de vídeos em movimento sincronizado a 60 FPS, e vídeos atuais de até 10 (dez) trilhões de quadros por segundo. Com o tempo, cientistas e engenheiros determinaram que a captura de imagens a altos índices de velocidade poderia prever os próximos passos ou o futuro próximo de sistemas complexos.

Como cineastas, médicos e cientistas usam pontos de dados individuais para reunir uma representação virtual do quadro clínico de um paciente. Entretanto, um médico coleta, normalmente, biomarcadores e dados biométricos de uma pessoa a cada 12 meses, quando é realizado o seu exame periódico, e os reúne ao longo de toda a vida do paciente. É como tirar várias fotografias individuais e juntá-las para simular movimentos – como os cineastas fizeram nos anos 1800.

Atualmente, médicos e pesquisadores têm a oportunidade de coletar dados de pacientes a cada milissegundo de cada dia, ao invés de uma vez por ano, através de sensores já existentes. Essa coleta e análise constantes de dados podem ajudar médicos a prever como estará a saúde do paciente daqui a semanas, meses ou anos? É o que os cientistas da Janssen querem descobrir.

Abra caminho para os Digital Twins.

Um artigo de 2017 da revista Forbes descreve um digital twin como “um modelo virtual de processo, produto ou serviço” e uma “ponte entre o mundo físico e o digital”. Embora os digital twins sejam usados em vários setores, eles têm um potencial particularmente interessante quando o assunto é assistência médica.

Na Janssen, a missão do World Without Disease Accelerator (WWDA) é prever e prevenir doenças em seus estágios iniciais. Ao criar digital twins do quadro clínico de uma pessoa antes e durante o surgimento da doença, observa-se o potencial de identificar os primeiros preditores da incubação e progressão da doença. A obtenção das informações e abrangência de dados necessários para a criação de digital twins na área da saúde requer a integração e análise de bases de dados convencionais da área da saúde, como registros médicos eletrônicos, com os dados sucessivos disponíveis por meio de avanços na tecnologia de sensores e dispositivos móveis.

Nessa discussão, Patrick Loerch, Ph.D., Global Head de Ciências de Dados e Biomarcadores de Prevenção, WWDA, e Richard Fougere, Vice-Presidente de P&D da Saúde do Consumidor, Diretor de Sensores e Acessórios, WWDA, contam por que acreditam no poder e potencial dos digital twins no setor da saúde, e como suas equipes estão posicionadas exclusivamente para trabalhar em conjunto na transformação desse conceito em realidade.

Por que vocês acreditam no potencial dos digital twins na área da saúde e o que levou a WWDA a seguir essa abordagem?

Patrick Loerch: Para nós, a ênfase de um digital twin, no contexto de um mundo sem doenças, diz respeito à ideia de que estamos explorando doenças em estágios iniciais. Os nossos pacientes-alvo são assintomáticos, ou seja, aqueles que entram no consultório médico e são identificados como "saudáveis", embora possam estar incubando câncer ou outra doença crônica. Com os digital twins, podemos evitar amostras de sangue invasivas e bioamostragem em pessoas "saudáveis" e ainda alcançar o resultado desejado de detectar a doença precocemente. Como Bill Hait, Global Head da Johnson & Johnson External Innovation, costuma dizer: “Daqui a cem anos, alguém vai olhar para trás e dizer: 'Você acredita que eles esperaram até que você sofresse uma doença e depois fizeram alguma coisa?’”

Richard Fougere: Se você tivesse me perguntado há cinco ou dez anos atrás, talvez eu não acreditasse nesse conceito, porque os recursos que temos hoje simplesmente não existiam. Hoje, estou confiante de que a criação de digital twins é possível devido à maior precisão observada com os sensores, juntamente com nossa crescente capacidade de analisar dados em tempo real de maneira passiva e não invasiva para a incorporação em algoritmos.

Vocês podem compartilhar um exemplo de como suas equipes trabalham juntas em digital twins?

RF: Em certas doenças, por exemplo, indivíduos em risco podem apresentar biomarcadores nos fluidos corporais, o que indica que eles têm uma maior probabilidade de desenvolver uma doença, mesmo que a pessoa pareça e se sinta "saudável", como Patrick mencionou. Minha equipe poderia, então, trabalhar no desenvolvimento de um sensor ou acessório, que não seja invasivo e não interfira na vida cotidiana, para rastrear os fluidos corporais do paciente durante determinado período de tempo, procurando os biomarcadores em questão. Enquanto os registros médicos ou os testes de laboratório tradicionais apenas capturam uma imagem em um único momento, os biomarcadores baseados em sensores são capazes de detectar, em tempo real, a probabilidade dessa pessoa poder desenvolver a doença. Essa tecnologia nos permite definir com maior precisão o período em que podemos intervir e atrasar a progressão da doença ou interromper seu desenvolvimento. Até o momento, já conseguimos provar a relevância clínica de vários de nossos sensores.

PL: É aí que entra minha equipe de Ciências de Dados e Biomarcadores de Prevenção. Nós implementamos sistemas seguros de captura e integração de dados e projetamos os algoritmos que aprendemos iterativamente dos sensores desenvolvidos pela equipe do Rick. Integramos os dados do sensor com várias fontes de dados relevantes para a doença específica, preferencialmente por um longo período de tempo. Ao integrar diversos dados sobre os mesmos pacientes, somos capazes de desenvolver um digital twin cada vez mais preciso de grupos de cohort de pacientes, a partir dos quais pretendemos detectar ou prevenir doenças.

Por que a Janssen e a WWDA estão bem posicionadas para levar adiante o conceito de digital twins para atender às crescentes demandas de inovação em saúde?

RF: Pensando de forma ampla, a Janssen faz parte da J&J, o que significa que somos um consumidor, um dispositivo médico e uma empresa farmacêutica. A WWDA é dedicada à transformação da saúde do consumidor e ao desenvolvimento de novas soluções que realmente melhorarão a saúde humana. Na minha experiência com outras empresas, o acesso à especialização às vezes demandava um custo significativo, se é que realmente era posto em prática. Na J&J, entretanto, estamos voltados unicamente à realização de uma abordagem intersetorial para digital twins, com uma competência impressionante em toda a organização. Além disso, por meio das colaborações externas focadas em dados que a equipe de Patrick desenvolveu, somos capazes de realizar melhores análises e preparar nossos algoritmos com mais êxito, aproximando-nos de tornar nossa visão uma realidade.


PL: Eu certamente reiteraria essa perspectiva. Quando pensamos no conceito de prevenção e interceptação de doenças, a maioria das pessoas que procuramos raramente ou nunca precisou do sistema de saúde, porque ainda não está “doente”. É aí que é útil ter um segmento de consumidor híbrido de ciência e saúde, que compreenda a biologia subjacente. Sendo uma organização global de saúde multissetorial, podemos nos concentrar na saúde humana como um todo e procurar identificar a intervenção apropriada para determinada doença, uma solução que pode ser oferecida de várias formas: terapêutica, um dispositivo, nutracêutica ou um aplicativo digital.

O que motiva vocês dois a liderar essa abordagem única?

PL: No início da minha carreira, trabalhei para desenvolver terapias com células CAR-T para mieloma múltiplo em estágio avançado.  Embora esse trabalho tenha sido muito significativo para mim, e certamente importante para as pessoas com câncer em estágio avançado, é emocionante trabalhar agora do outro lado. Eu mudei meu foco, que era tratar a doença, para reverter o desenvolvimento da doença e preveni-la completamente. A possibilidade de conseguir isso é extremamente motivadora para mim, e eu tenho uma conexão pessoal com esse objetivo. O conceito de digital twins, juntamente com o restante do trabalho que a WWDA está realizando, pode nos ajudar a tornar realidade um mundo sem doenças.

RF: Imagine ter a capacidade de explorar facilmente sua própria rotina diária, às vezes 2 a 3 vezes por dia, e, ao fazê-lo, poder guiar-se por uma estratégia eficaz de intervenção em saúde, interrompendo a doença antes que ela comece, através da compreensão dos seus dados. Os seres humanos têm o potencial biológico teórico de viver entre 130 e 150 anos, mas a expectativa média de vida é muito menor por causa das doenças. É isso que me motiva. É a possibilidade de ajudar as pessoas a terem vidas mais longas, saudáveis e felizes.