Las tecnologías tras el desarrollo de las vacunas contra el coronavirus

Tecnologías y vacuna contra el covid-19

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Rusia anunció esta semana haber desarrollado la primera vacuna contra el covid-19, China adelantó que en setiembre también presentará su primera vacuna y Estados Unidos, anunció que hará lo mismo para diciembre. Al margen de qué país logre obtenerla primero, su elaboración y distribución no serían posible sin la ayuda de diversas herramientas de tecnología. Una suma de procesos en los que intervienen softwares especializados, Inteligencia Artificial y supercomputadoras de alto rendimiento, con las cuales se han reducido importantes años de trabajo en la búsqueda de la inmunización.

Detrás del nuevo tablero de ajedrez de la salud mundial, se encuentran no sólo los intereses políticos o económicos de las grandes potencias, sino también la tecnología y sus intereses particulares para desarrollar una vacuna contra el covid-19. Por un lado, Estados Unidos encabezando la representación de Occidente y por el otro Rusia y China, cada una con su estrategia. Todos ellos corriendo en contra del tiempo para conseguir una solución a la pandemia.

La primera jugada acaba de hacerla Rusia, con la presentación de su vacuna Sputnik V -que con el nombre parece rememorar los años de su exitosa carrera espacial- y cuya fiabilidad ha sido rebatida por Estados Unidos y Europa, cuyos laboratorios vienen desarrollando múltiples pruebas, varias de las cuales se encuentran en una fase final de desarrollo.

La vacuna rusa Sputnik compite con la vacuna británica AstraZeneca de la Universidad de Oxford y la vacuna china CanSinoBio, estas dos últimas en proceso de validación en su tercera etapa de desarrollo. Las tres deben demostrar ante el mundo, las suficientes garantías de ser eficaces y no ser contraproducentes en la salud de la población a la cual se aplique.

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La vacuna rusa
La vacuna Sputnik V ha sido desarrollada en su integridad en el Centro Nacional de Investigaciones Epidemiológicas y Microbiología Gamaleya, con sede en Moscú, una de las instituciones científicas más antiguas de Rusia, fundada en 1891, y cuyo nombre se debe al prestigiado microbiólogo Nicolás Gamaleya. Un precedente tecnológicamente importante es que en este Centro se desarrolló el 2017 una vacuna contra el Ébola.

Pero Rusia, además está preparando una segunda vacuna en el Centro Estatal de Investigaciones de Virología y Biotecnología Vectorial, la cual está pasando actualmente por ensayos clínicos. Y tiene en camino, otras dos más que se encuentran a 10 semanas de su validación, según anunció Mikhail Murashko, Ministro de Salud de la Federación Rusa.

El secretismo respecto a cómo funciona la vacuna Sputnik, ha sido la base de todas las críticas recibidas en Occidente, incluyendo a funcionarios de la Organización Mundial de Salud (OMS), ya que no existe ninguna literatura científica al respecto. Tras ello, el gobierno ruso ha anunciado que en dos semanas publicará los detalles en una revista científica de prestigio internacional que despejará dudas.

Lo que se sabe, por propia información del Ministerio de Salud de Rusia, es que el Sputnik V pertenece al grupo de las denominadas “vacunas vectoriales”. “Esto significa que se basa en un virus portador que transmite una información genética del virus contra el cual debe proteger la vacuna, lo que provoca una respuesta inmune. Antes de iniciar el desarrollo de la vacuna contra el nuevo coronavirus, el Centro Gamaleya ya usó el mismo mecanismo para su trabajo en los medicamentos contra el ébola y el MERS-CoV”; según Alexánder Guíntsburg, director Centro Nacional de Investigación de Epidemiología y Microbiología Gamaleya.

Biotecnología y supercomputadoras
El científico sostiene que la tecnología utilizada para el desarrollo de la vacuna “no es única” e investigadores en otros países Occidente y Oriente también la usan. “La tecnología justifica plenamente, las esperanzas que se depositaron en ella. Actualmente, como saben, la tecnología no es única, en el sentido de que la usan en el Reino Unido, China y en otros países”, agrega.

Para elaborar este tipo de investigaciones, los laboratorios de todo el mundo emplean supercomputadoras de alta capacidad de rendimiento. La investigación en biotecnología (aplicación tecnológica en sistemas biológicos y organismos vivos), requiere de las llamadas biocomputadoras, eufemismo creado para estos ordenadores con alta capacidad.

Si en casa, se nos ocurriese examinar el genoma de una bacteria, tendríamos que interconectar alrededor 15 mil laptops promedio para tal fin. Esta capacidad doméstica resulta irrisoria frente a las tareas que deben enfrentar los científicos frente a un enemigo letal como el covid-19. Pero a su vez, demuestra la enorme capacidad y recursos adquiridos por la Ciencia en este siglo para procesar tal necesidad de información.

El parámetro internacional sitúa a las supercomputadoras a una velocidad de procesamiento superior al petaflop (mil billones de operaciones flotantes coma por segundo); como comparación doméstica debiéramos decir que un Play Station 5, apenas se moviliza a 10 operaciones FLOP por segundo.

Según el ranking de estas supermáquinas a junio de este año, la supercomputadora Fugaku de Japón encabezaba la lista mundial, desplazando con ello a la estadounidense Summmit. La Fugaku, manufacturada por Fujitsu, se encuentra albergada en el Centro Computacional de Riken, en Kobe y su capacidad es de 415,5 petaflops, duplicando en capacidad a la Summit, situada en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, la cual tiene una capacidad de 148,6 petaflops.

Tras la Summit, se encuentra la Sierra con una capacidad de 92 petaflops; ambas construidas por IBM.

El esperado hito de romper la barrera del exaflop, o mil petaflops, se podría hacer realidad este año en China; según sus autoridades. Ese país ya cuenta con 219 de los 500 supercomputadores más potentes del mundo. Es más, entre los puestos 4 y 5 de las supercomputadoras más potentes, se encuentran la Sunway TaihuLight, del Centro Nacional en Wuxi y la Tianhe-2A del Centro Nacional de Guangzhou. Con capacidades de 93 y 61.4 petaflops, respectivamente.

El covid-19 en 3D
Como ejemplo del buen empleo que han hecho las supercomputadoras, durante la pandemia está la recreación del modelo del covid-19, realizado en la Unidad de Biocomputación del Centro Nacional de Biotecnología (CNB) de España, “utilizando la criomicroscopía electrónica 3D, una complicada técnica estructural, que permite a los investigadores y científicos visualizar no sólo la glicoproteína sino también otras proteínas del SARS-Cov2″; según José María Carazo, profesor del CNB.

“Estamos muy orgullosos de haber sido capaces de dar este importante paso adelante en la comprensión estructural de la glicoproteína viral, que se debe en parte a la aceleración proporcionada por nuestros poderosos superordenadores. Ahora la comunidad científica de todo el mundo puede acceder a una masa de conocimiento estructural en torno al SARS-Cov-2, para que podamos trabajar juntos en ayudar a hacer visible este enemigo invisible”, agregó el científico.

Esta recreación no se trata de una reconstrucción en diseño virtual, sino de una reconstrucción compleja del virus que permite su manipulación para conocer la forma en que reacción a los diferentes anticuerpos y de esta manera proceder a su neutralización.

En estos cinco meses de pandemia, lo que ha ciencia ha avanzado con el intercambio científico global, equivale a años de trabajos. La eventual aparición de la vacuna, significa un hito en la historia de la humanidad no sólo por la cantidad de gente comprometida o recursos empleados, sino también por los logros en tan corto tiempo.

Inteligencia artificial y covid-19
Una de las noticias que pasó desapercibida a inicio de la crisis sanitaria, fue el uso de la inteligencia artificial para detectar la expansión del virus, desde Wuhán al resto de Asia. En el caso de la epidemia de covid-19, la empresa BlueDot -que se dedica a monitorizar la propagación de enfermedades infecciosas usando inteligencia artificial (IA)- advirtió del potencial de este nuevo tipo de neumonía unos días antes de que la Organización Mundial de la Salud emitiera el comunicado oficial.

La información consignada en la revista The Wired a finales de enero, señalaba además que: “BlueDot también acertó, a partir de los datos de tráfico de personas por avión, hacia dónde se podía propagar el virus en los primeros días: Bangkok, Seúl, Taipei y Tokio. Así que los clientes de esta empresa, normalmente gobiernos o instituciones sanitarias, conocían con días de antelación que algo estaba pasando en Wuhán“.

La empresa tiene una amplia experiencia en este tipo de seguimiento inteligente a través de la red, desde el 2004. Según su web “BlueDot difundió información personalizada y casi en tiempo real a clientes, incluidos gobiernos, hospitales y aerolíneas, revelando los movimientos del covid-19. Nuestra inteligencia se basa en más de 40 conjuntos de datos específicos de patógenos que reflejan la movilidad de la enfermedad y el potencial de brotes”.

En la otra orilla, la inteligencia artificial también viene ayudando en nuestro país al monitoreo y seguimiento de casos, como ocurre en el hospital de Villa El Salvador, donde las tomografías de tórax se realizan a través de una plataforma de IA; gracias a una donación al Ministerio de Salud, realizada de Media Commerce y Huawei del Perú.

Según Bai Dongyi, Country Manager de Huawei Cloud Perú, “esta plataforma tiene un componente de hardware de alta capacidad de procesamiento en el cual se instala el software de inteligencia artificial que emplea algoritmos que previamente fueron entrenados con más de 20 mil conjuntos de datos”.

De esta manera, en menos de 30 segundos analiza cada lámina de una tomografía de tórax completo y segmenta todas las posibles lesiones de neumonía, entre ellas las causadas por el nuevo coronavirus. Tras este diagnóstico, sumado a la historia epidemiológica y las manifestaciones clínicas del paciente, se logra hacer un efectivo diagnóstico de covid-19.

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