OPEN DATA & DATA SCIENCE NA RATUNEK NASZEMU ZDROWIU?

Żyjemy w czasach zdominowanych przez mnogość i wielorakość danych; dane są wszędzie, czy tego chcemy czy nie. I czy to jest Big Data czy nie, ustrukturyzowane czy nie, to jest duża szansa, że znamy sposób, żeby się do tych danych dostać i je w sensowny sposób przeanalizować.

Czy te dane mogą nam pomóc odkryć nowe zjawiska czy procesy, które dotąd były domeną nauk eksperymentalnych? Na przykład, ujawnić skutki uboczne interakcji dwóch leków, podczas gdy każdy lek z osobna nie przejawia takich skutków?

Byłam początkowo sceptyczna, bo jakby nie było ekperyment to ekperyment: randomizacja pacjentów, "ślepienie" próby, rygorystyczne porównywanie grup ekperymentalnych i kontrolnych, etc. to wszystko jest po coś! A dane nie-eksperymentalne niosą mnóstwo problemów i komplikacji: ukryte i nie-ukryte korelacje, często niemożliwe do udowodnienia związki przyczynowe, data noise, itede.

No to teraz zatrzymajcie się na chwilę i poświęćcie 15 minut na oglądnięcie tej prezentacji z TEDa.





Wow.

Russ Altman (et al.) wykazał, że paroksetyna (popularny lek antydepresyjny) oraz prawastatyna (lek obniżający poziom cholesterolu) stosowane razem mogą prowdzi do zaburzeń gospodarki glukozy, a tym samym prowadzić do cukrzycy. I to mimo, że żaden z tych leków stosowany osobne nie wykazuje takich skutków. Co jeszcze ciekawsze, wszystko to zostało dokonane  bazując wyłącznie na medycznych bazach danych i słowach kluczowych wpisywanych w wyszukiwarkach internetowych, w połączeniu ze sprytnymi algorytmami uczenia maszynowego (machine learning).

WOW

Altman pokazuje jaki potencjał mają dane, które choć same w sobie niewiele znaczą, to mogą odkryć nowe związki i procesy w świetle dobrze zadanych pytań i mądrze przeprowadzanych analiz.

Źródło: flickr

Wnioski z prezentacji i ich implikacje: 

i.  dane (nie tylko Big Data) kryją ogromny potencjał nowej wiedzy

(patrz: powyżej)

ii. by móc analizować dane, trzeba je mieć = dzielić

•  patrz: mój wcześniejszy post na temat Open Data w odniesieniu do danych zdrowotnych.

•  patrz: mój post o niebezpieczeństwach "nie-otwartych" danych zdrowotnych

• Przykład otwartego projektu z użyciem dostępnych danych i odrobiny data science, który (w teorii) mógłby zaoszczędzić NHS setki milionów funtów. Wszystko to przez zmianę rodzaju statyn przypisywanego pacjentom (z droższego na tańszy, bez istotnej różnicy w efektywności leku). Można to rozszerzyć na inne aspekty służby zdrowia, rzecz jasna

•  Inicjatywa dzielenia danych podczas ostatniej epidemii Eboli - i to niejako wbrew obowiązującym standardom "publish or perish";  patrz też poniżej

• Czy dzielenie się danymi jest w nauce popularne? NIE!  Na przykład, taki diamencik: #IAmAResearchParasite ("jestem naukowym pasożytem") to dobrze prosperujący hasztag nawiązujący do frazy użytej w styczniowym wydaniu NEJM (The New England Journal of Medicine), który ma opisywać naukowców używających cudzych danych dla własnych korzyści. Oczywiście takowi są be. BARDZO BE

iii. otwarte dane to więcej ludzi sprawdzających wykonane już analizy, ale też więcej pytań, więcej pomysłów, więcej testów i założeń

W związku z kryzysem //reproducible research// w psychologii czy ekonomii, szuka się teraz sposobów na przeprowadzanie bardziej rygorystycznej analizy danych. Jednym z problemów jest to, że naukowcy (chcąc nie chcąc) mają preferencje względem konkurujących hipotez, które mogą wyjaśnić dane zjawisko. Stąd przy analizie danych mogą paść ofiarą różnego rodzaju uprzedzeniom: mogą zwracać większą uwagę na dowody potwierdzające ich przekonania, na przykład. Albo bardziej rygorystycznie sprawdzać dane, które nie są w zgodzie z ich założeniami (zakładając, że istnieje w nich lub w stworzonym modelu błąd), ale nie wykonywać takich dodatkowych kontroli gdzie dane zdają się potwierdzać ich założenia, itd. Dlatego otwarte dane oznaczają nie tylko więcej par oczu szukających związków między zmiennymi, ale też więcej ludzi bardziej krytycznie testujących alternatywne hipotezy.

Dlatego kochajmy, wspierajmy, propagujmy i twórzmy otwarte dane. W dłuższej perspektywie, wszyscy na tym skorzystamy.

KRÓTKO O HERBACIE I STATYSTYCE

Anglicy biorą herbatę bardzo poważnie, a na pewno tak do niej podchodził słynny statystyk, matematyk i biolog ewolucyjny, Sir Ronald Fisher. Poważnie do tego stopnia, że gdy w 1920 roku w Cambridge dr Muriel Bristol oburzyła się smakiem zaserwowanej herbaty twierdząc, że została ona przygotowana w niewłaściwy sposób (mianowicie, że zaparzono najpierw herbatę a później dodano do niej mleko, zamiast wlać gorącą herbatę do mleka) sławny naukowiec nie mógł tak po prostu puścić tego mimo uszu.

Nie podejrzewając, że kolejność w jakiej dodaje się mleko ma wpływ na smak herbaty (hipoteza zerowa) sprawdził opinię pani Bristol przeprowadzając następujący eksperyment: zaordynował zaparzenie czterech herbat w jeden i czterech herbat w drugi sposób, po czym następnie zaserwował je Muriel w losowej kolejności. A teraz pytanie: jaki wynik zadowoliłby statystyka na tyle, by z dużą dozą prawdopodobieństwa stwierdzić, że Muriel Bristol naprawdę potrafi rozpoznać smak herbaty zaparzonej w różny sposób, a nie tylko zgaduje?

Okazuje się, by stwierdzić to przynajmniej z 95-procentową pewnością, pani Bristol powinna zgadnąć poprawnie wszystkie 8 filiżanek herbaty. Szczegóły i obliczenia jakich dokonał Fisher można znaleźć przystępnie napisane tutaj i tutaj.  Wierzcie albo nie, ale tak narodził się dokładny test Fishera!

I jaki był wynik eksperymentu? Pani doktor sprostała wyzwaniu i istotnie rozpoznała wszystkie 8 filiżanek herbaty poprawnie!

Co było pierwsze: herbata czy mleko?
Autor zdjęcia: Xavier Snelgrove. Źródło 

Jak to możliwe? Otóż i na to pytanie nauka zna odpowiedź, aczkolwiek tym razem ma niewielki związek z Ronaldem Fisherem. Mianowicie, kiedy wlewamy zimne mleko do gorącej herbaty, białka zawarte w mleku denaturują z większym prawdopodobieństwem niż gdy dolewamy gorącej herbaty do schłodzonego mleka. I to te zdenaturowane białka zmieniają smak herbaty. Swoją drogą, ciągle mnie zadziwia, że dla denaturacji białek ma znaczenie czy przegrzewamy mleko, czy raczej schładzamy herbatę!

Denaturacja denaturacją, ale pamiętajmy, że koniec końców o gustach się nie dyskutuje i niektórym nawet zdenaturowane białka mogą smakować! Tak więc nikt was osądzać nie będzie po tym jak pijecie swoją herbatę, ale pamiętajcie: smak jej się rożni w zależności jak jest parzona i to zostało naukowo udowodnione prawie 100 lat temu!

Do przeczytania wkrótce!

CZY OPANUJE NAS EBOLA?

Nie ma dnia bez wzmianki o epidemii Eboli w Zachodniej Afryce. I nic dziwnego! Nie tylko epidemia rozprzestrzeniła się do trzech afrykańskich krajów, ale też dotknęłą niespotykaną liczbę ludzi;  do tej pory zarejestrowano 8399 zachorowań, z czego 4033 zakończyło się śmiercią (dane z 8 pażdziernika 2014). Biorąc pod uwagę, że wcześniej podobne kataklizmy ograniczały się do jednego tylko kraju i nigdy nie przekroczyły 500 zachorowań, to wszystko to jest bardzo niepokojące.

Jakby tego było mało, to 30 września 2014 po raz pierwszy zdiagnozowano przypadek Eboli w Stanach Zjednoczonych: teraz to się dopiero zaczęło! Bo przyzwyczailiśmy się do tego, że w Afryce co jakiś czas wybuchają takie czy inne epidemie, to wszystko jest w porządku tak długo jak jest 'w telewizji', z dala od nas. Ale choroba tropikalna 'na Zachodzie' to nie przelewki, zwłaszcza, że obecnie nie ma na nią ani szczepionki ani gruntownie przetestowanego lekarstwa.

Wirus ebola pod microskopem elektronowym. Źródło: flickr

W takim razie czy jest się o co martwić? Czy Ebola ma szansę rozprzestrzenić się na Zachodzie w takim tempie jak to się stało w Zachodniej Afryce?

Moja krótka odpowiedź brzmi: prawie na pewno nie.

A dłuższa odpowedź wymaga przyjrzenia się podstawowym faktom dotyczącym Eboli:

FAKT 1 : Ebola to wirus rosprzestrzeniający się przez bezpośredni kontakt z wydzielinami ciała (takimi jak ślina, mocz, odchody, wymiociny, łzy, mleko matki, itd. ) ale nie drogą kropelkową. Oznacza to, że by doszło do infekcji, któraś z tych wydzielin zakażonych wirusem musi mieć kontakt z oczami, nosem, buzią lub otwartą raną zdrowej osoby.Transmisja wirusa tymi drogami jest możliwa, ale względnie nieefektywna. Jak bardzo? Badanie przeprowadzone przez Bauscha i współpracowników [1] daje przykłady: transmisja przez ślinę była   skuteczna w 67% przypadków, przez skórę w 13%. Najbardziej skutecznymi drogami transmisji (100%) były łzy, krew z nosa oraz mleko matki, z którymi znowu nie tak często mamy bezpośredni kontakt. Stąd tak upokarząjący jest przypadek zarażenia się Ebolą hiszpańskiej czy amerykańskiej pielęgniarki - jest jasne, że w którymś momencie nie przestrzegały one podstawowych protokołów bezpieczeństwa...

Ale co jeśli juz dojdzie do zakażenia? Wtedy "ratuje" nas...

FAKT 2: współczynnik reprodukcji netto (Ro) tego konkretnego szczepu eboli wynosi 1.5-2.0 [2].

W uproszczeniu oznacza to, że jedna osoba cierpiąca na Ebolę, zakazi maksymalnie dwie nowe osoby. Choć brzmi to sporo (potencjalnie eksponencjalnie), to jest to niewiele w porównaniu na przykład z odrą czy krzuścem, których Ro wynosi między 12 a 18. Tak więc gdyby doszło do epidemii na Zachodzie, to jej rozwój byłby względnie łatwy do opanowania. Co również jest ważne:

Epidemia eboli w Gwinei. Źródło: flickr

FAKT 3: pacjent ma zdolność zarażenia innych dopiero po wystąpieniu objawów,  a nawet wtedy wirus ma największą szansę rosprzestrzenienia się w końcowych stadiach choroby i po śmierci pacjenta.

To bardzo ważne! Oznacza, że nawet jeśli dojdzie do infekcji, chorzy pacjenci mogą zostać odizolowani, a wszyscy ludzie, którzy mieli z nimi styczność zostać poddani kwarantannie. Jeżeli w ciągu następnych 3 tygodni u tych ostatnich nie rozwiną się objawy choroby, to znaczy, że są zdrowi. A jeśli się rozwiną? To są oni już pod kwarantanną, co znaczy, że wirus nie ma szans rozprzestrzenienia się dalej i epidemia zostaje zatrzymana. 

Tak więc choć walka z epidemią w Afryce Zahodniej ciągle trwa, to Zachodowi taka epidemia najpewniej nie grozi. Nie zrozumcie mnie źle, Afryka Zachodnia przechodzi kryzys w związku z epidemią i trzeba dołożyć wszelkich starań, by jej przeciwdziałać. Ale jedną z głównch przyczyn tak szybkiego jej rozwoju na tym kontynencie jest brak wykwalifikowanego personelu i odpowiedniego sprzętu. Na Zachodzie to nie jest problem a przypadki, gdzie doszło do transmisji wirusa uważa się za 'wypadki przy pracy', a nie brak kontroli nad epidemią.

Dlatego teraz mam nadzieję, że po przeczytaniu tego postu wszyscy potraktują z wielkim przymrużeniem oka artykuły szukające taniej sensacji, jak ten, na przykład.

Na marginesie warto dodać, że z powodu tak niespotykanej skali epidemii oraz liczby ofiar w Afryce Zachodniej, Science oraz Science Translational Medicine udostępniły zbiór artykułów dotyczących badań i najnowszych wiadomości o epidemii Eboli za darmo - na czym my wszyscy możemy skorzystać.  

Jeśli chcecie posłuchać co epidemiolodzy mają do powiedzenia na temat Eboli, zachęcam do oglądnięcia tego krótkiego wykładu, bardzo przystępnie przedstawionego przez naukowców z The Pennsylvania State University (w języku angielskim). Pokrótce: kluczem do wygaśnięcia obecnej epidemii Eboli jest właściwa komunikacja w celu zmiany zachowania i surowego przestrzegania protokołów bezpieczeństwa.  

Do przeczytania wkrótce!


REFERENCJE

1) Bausch DG, Towner JS, Dowell SF, Kaducu F, Lukwiya M, Sanchez A, Nichol ST, Ksiazek TG, & Rollin PE (2007). Assessment of the risk of Ebola virus transmission from bodily fluids and fomites. The Journal of infectious diseases, 196 Suppl 2 PMID: 17940942

2) Althaus, C. (2014). Estimating the Reproduction Number of Ebola Virus (EBOV) During the 2014 Outbreak in West Africa PLoS Current Outbreaks DOI: 10.1371/currents.outbreaks.91afb5e0f279e7f29e7056095255b288

NAUKA OBYWATELSKA BIERZE SIĘ ZA RAKA!

Nauka obywatelska to pakt między naukowcami i nie-naukowcami: to demokratyzacja badań naukowych, gdzie zwykły Jasiek czy Marysia biorą rozwój wiedzy naukowej w swoje ręce; to badania naukowe, w których wolontariusze biorą udział w zbieraniu i/lub analizie danych. Nauka obywatelska istniała długo przed internetem czy aplikacjami komórkowymi: zapewne niejeden z was brał udział w wolontariackim obrączkowaniu ptaków czy wykonywał "ukierunkowane" obserwacje astronomiczne. Jednak wraz z rozwojem internetu nadszedł dla nauki obywatelskiej prawdziwy Renesans!

I trochę nie dziwi, że przy użyciu zwykłego telefonu komórkowego ludzie z całego świata, niezależnie od wieku i wykonywanego zawodu, mogą pomóc naukowcom odkrywać i katalogować różnorodność biologiczną (a przy okazji uczyć się o lokalnej florze i faunie): wystarczy zrobić zdjęcie napotkanej roślinie/zwierzęciu i udostępnić je na serwerze wraz ze swoją lokalizacją. Chcecie sami spróbować? Zapoznajcie się z apkami takimi jak jak np. Project Noah, iNaturalist  czy SciSpy.

Ale tu działalność naukowo-obywatelska jest raczej mało specjalistyczna, ogranicza się do fotografowania napotkanej natury i ewentualnym przypisywaniu nazw gatunkowych zdjęciom innych użytkowników. Ale czy można użyć przeciętnych zjadaczy chleba do rozwoju badań wymagających wiedzy bardziej specjalistycznej?

Z wielką przyjemnością odpowiem, że można! I jedna z największych fundacji charytatywnych w Wielkiej Brytanii,  Cancer Research UK, pokazuje nam z klasą jak: stworzyli oni dwie gry interaktywne, dzięki którym ich użytkownicy pomagają w walce z  rakiem!

Pierwszą z nich jest Genes in Space: (dostępną na iPhone'a i Androida), w której planujemy międzyplanetarną trasę i kierujemy pojazdem kosmicznym, by zdobyć jak najwięcej Pierwiastku Alfa (Element Alpha). Ale to tylko powierzchowna iluzja: w gruncie rzeczy analizujemy macierze DNA, wskazując miejsca z nieprawidłową liczbą kopii danego fragmentu genomu. Genialne!

(więcej szczegółów o tym jak dokładnie analizujecie te dane grając w prostą grę znajdziecie tutaj)
  

Drugą jest Cell Slider, gdzie wcielamy się w rolę najprawdziwszych asystentów laboratoryjnych i analizujemy wymazy komórkowe. Celem jest zidentyfikowanie i oszacowanie liczby komórek rakowych. Nie macie pojęcia o wymazach komórkowych, a tym bardziej komórkach rakowych? Nie ma problemu, ze szczegółami analiz i interpretacją wymazów zapozna was krótkie intro. Co lepsze: nie trzeba się martwić, że popełnimy jakiś błąd, bo ten sam wymaz będzie przeanalizowany przez tysiące internautów, i ich uśredniony wynik będzie miał znaczenie, a nie nasz pojedynczy wynik. Bomba!

Me serce roście: nie ma nic lepszego niż angażowanie nie-naukowców w badania, które mają znaczenie, i robienie tego z solidną dozą funu!

A gdybyście byli zainteresowani innymi projektami z zakresu naui obywatelskiej, znajdzieje mnóstwo sugestii w internecie, choćby tutaj czy tutaj.

Do przeczytania wkrótce!

COŚ CIEKAWEGO DO POSŁUCHANIA

Ostatnie miesiące - wypełnione karmieniami, zmianami pieluch i usypianiem małego niemowlaka - nauczyły mnie, że dostęp do tv czy komputera może być ograniczony przez większość dnia. Jak nie zwariować i mieć ciągle szanse dowiedzieć się czegoś ciekawego bez konieczności czytania stron www czy gazet? Doskonałym rozwiązaniem okazały się dla mnie podcasty naukowe. Pisałam o podkastach już wcześniej, bardziej ogólnie, dlatego tym razem chcę się tylko pochwalić nowymi odkryciami.

Platforma Sticher jest doskonałym źródłem różnego rodzaju stacji radiowych i podcastów - na ich stronie można przeczytać, że oferują ich ponad 20 000! Tak więc jest w czym wybierać.

Poza tym, na Sticherze można znaleźć programy i stacje naukowe tworzone przez National Public Radio (NPR), a wśród nich już kiedyś wspomniane Radio Lab (doskonały program mówiący o nauce z zacięciem, fascynujący nie tylko dla laików). Znajdzieciemoje nowe odkrycie dotyczy innego ich programu: TED Radio Hour. Jestem przekonana, że znacie dobrze platformę TED, z tysiącami wykładów i opowieści na chyba wszystkie możliwe tematy. Teraz wyobraźcie sobie jakieś zagadnienie: sukces, nieporozumienia, szczodrość... i teraz TED Radio Hour przez prawie godzinę omówi je ze współudziałem najlepszych mowców z TEDa, prezentując ich historie i pomysły. Bardzo, bardzo wciągające i pouczające, plus wskazuje wam ciekawe wyklady na samym TEDzie.  Osobiście polecam program poświęcony sukcesowi: czym jest? jak go pojmujemy? jak go osiągnąć? :)

Tak więc następnym razem gdy musicie usypiać 3-miesięcznego, przygotować 472595629 próbek w labie albo cokolwiek równie czaso- , ale nie mózgo-chłonnego, spróbujcie podcastów, pomogą wam pozostać przy zdrowych zmysłach :)

Do przeczytania wkrótce!

"PRZESTAŃCIE MARNOWAĆ PIENIĄDZE NA SUPLEMENTY DIETY!"

Jakiś czas temu pisałam o chwiejnych podstawach rozszczeń producentów suplementów diety o ich pozytywnym wpływie na nasze zdrowie czy funkcje myślowe. Wspomniałam, że ich zażywanie ma sens tylko wtedy, gdy jesteśmy pewni, że cierpimy na niedobór konkretnych witamin czy mikroelementów. Ale czy na pewno? Tak, na pewno.

Najnowsze Annals of Internal Medicine opublikowało niedawno wyniki aż trzech dużych badań naukowych, które mówią jasno: przestańce marnować pieniądze na witaminy i inne suplementy diety! [1]

Pierwsze podsumowanie kilku badań, w których w sumie udział wzięło ponad 400 000 uczestników, nie pokazało żadnego istotnego wpływu suplementów multiwitaminowych na śmiertelność [2]. W drugim badaniu nie znaleziono dowodów na to, by suplementy multiwitaminowe spowalniały spadek funkcji poznawczych u osób starszych, nawet po 12 latach ich regularnego zażywania! To z kolei zostało przeprowadzone na ponad 5000 uczestników [3]. I w końcu, wysokie dawki suplementów diety nie miały wpływu na ryzyko wystąpienia ponownego zawału serca u osób, które już raz taki zawał przeszły. To kolejne 1700 osób [4].

Źródło: flickr

Czy takie wyniki zaskakują? No nie! Bo jak witaminy mają pomagać, skoro nie cierpimy na ich brak? Współczesna dieta Zachodu jest najczęściej na tyle zbalansowana, by zapewnić nam odpowiedni poziom odżywienia (nie mówię tutaj o przypadkach skrajnych diet, ale one nie reprezentują "populacji generalnej").  Dlatego redaktorzy tego czasopisma naukowego nie kryją oburzenia wobec sztuczek i chwytów reklamowych producentów suplementów, gdzie się sugeruje, że nasza dieta jest "niewystarczająca", "niezdrowa" czy "wybrakowana", w związku z czym branie suplementów diety jest niezbędne. A prawda jest taka, że jemy za dużo, a nasza dieta jest co najmniej adekwatna [1].

Teraz jestem tylko ciekawa, czy te wiadomości trafią do szerszego grona konsumentów. Bo za suplementami diety idą grube pieniądze - wszak w samej Wielkiej Brytanii regularnie zażywa je co trzecia osoba! Podejrzewam, że w Polsce ta proporcja może być jeszcze większa. Kto więc zapłaci za upowszechnienie informacji o tym, że suplementy diety nic nie dają?

A ty? Czy ty zażywasz jakieś witaminy lub mikroelementy? Jeśli tak, daj znać, jeśli po przeczytaniu tego artykułu zmieniłeś/aś zdanie :)



REFERENCJE

[1] GUALLAR, E., STRANGES, S., MULROW, C., APPEL, L. J. & MILLER, I. I. I. E. R. (2013) Enough Is Enough: Stop Wasting Money on Vitamin and Mineral Supplements. Annals of Internal Medicine, 159, 850-851.

[2] FORTMANN, S. P., BURDA, B. U., SENGER, C. A., LIN, J. S. & WHITLOCK, E. P. (2013) Vitamin and Mineral Supplements in the Primary Prevention of Cardiovascular Disease and Cancer: An Updated Systematic Evidence Review for the U.S. Preventive Services Task Force. Annals of Internal Medicine, 159, 824-834.

[3] GRODSTEIN, F., O'BRIEN, J., KANG, J. H., DUSHKES, R., COOK, N. R., OKEREKE, O., MANSON, J. E., GLYNN, R. J., BURING, J. E., GAZIANO, J. M. & SESSO, H. D. (2013) Long-Term Multivitamin Supplementation and Cognitive Function in MenA Randomized Trial. Annals of Internal Medicine, 159, 806-814.

[4] LAMAS, G. A., BOINEAU, R., GOERTZ, C., MARK, D. B., ROSENBERG, Y., STYLIANOU, M., ROZEMA, T., NAHIN, R. L., LINDBLAD, L., LEWIS, E. F., DRISKO, J. & LEE, K. L. (2013) Oral High-Dose Multivitamins and Minerals After Myocardial InfarctionA Randomized Trial. Annals of Internal Medicine, 159, 797-805.