Proč se vědci i občané v boji proti COVID-19 obracejí na otevřenou vědu

Tento článek je ze sekce Behind the Code, která je zaměřená na vývojářské publikum. Pokud vás zajímá podobný obsah, rozhovory s osobnostmi ze světa vývojářů nebo články s úvahami na téma programování, neváhejte a podívejte se naši sekci Behind the Code. Veškerý obsah je v angličtině.

Na začátku března byl zaměstnanec NASA v Ames Research Center testován pozitivně na COVID-19, což mělo za následek, že v tomto středisku v Silicon Valley byla zavedena omezení, podle kterých musí všichni zaměstnanci pracovat z domova. Bez přístupu k laboratoři v kampusu se Matteo Bori, externí výzkumník oddělení astrobiologie vědeckého centra, rozhodl nabídnout své znalosti inženýrství a vlastní laboratoř do služeb zdravotnických pracovníků, kteří se účastní boje s nákazou v první linii.

Boriho vzdálení příbuzní žijí v Miláně a sám se od nich z první ruky dozvěděl o nedostatku zdravotnického materiálu. Tudíž se doma v Kalifornii se svou sousedkou, kvalifikovanou zdravotní sestrou, poradil o tom, jaký materiál zdravotníci potřebují nejvíce. Poté navrhl podomácku vyrobenou masku a ochranný oblek, který si může udělat doma každý kutil z věcí, které nalezne v nejbližším hobby marketu. Svoje prototypy poslal do místních nemocnic a návrhy zveřejnil online, aby se je mohli naučit vyrábět ostatní a poskytovat je dále do nemocnic kolem sebe. „Nikdy jsme se neměli dostat do bodu, kdy si musíme při hledání řešení hrát na MacGyvera, ale už se tak stalo,“ říká Bori.

Bori je součástí facebookové skupiny Open Source COVID19 Medical Supplies (OSCMS), která si dává za cíl shromažďovat a dále šířit odborné znalosti z celého světa, aby pomohla vyřešit nedostatek zdravotnických pomůcek pro boj s pandemií. Toto byl pouze jeden z příkladů, jak veřejnost hledá v boji proti koronaviru spásu v open science, tedy hnutí, které má za cíl zlepšovat transparentnost a přístup k vědeckým poznatkům prostřednictvím vzájemné spolupráce.

Zatímco počet případů narůstá, instituce se přetahují o zásoby

Jak se nový koronavirus šíří po světě, zdravotnická zařízení se v některých západních zemích ve snaze nemoc zastavit potýkají se dvěma hlavními problémy: nedostupné testy a kritický nedostatek zdravotnického materiálu pro lékaře, sestry a další zdravotnické pracovníky, kteří se dostávají do kontaktu s pacienty.

Jižní Korea světu ukázala, jak efektivní testování ve velkém měřítku může výrazně omezit množství nakažených, avšak zavádění a dostupnost testů na COVID-19 v zemích jako USA nebo Velká Británie brzdí řada politických a organizačních selhání.

Personálu nemocnic mezitím rychle docházejí ochranné pomůcky, včetně masek, štítů, chirurgických plášťů a dezinfekce. Obchodní údaje poskytnuté agenturou Associated Press ukazují, jak k nedostatku zdravotnických zásob došlo především díky omezení dovozu z Číny. Pokles dodávek započal v polovině února, když se Čína ocitla uprostřed bitvy s epidemií koronaviru, která měla za následek uzavření továren.

Když počet aktivních případů nakažených začal v Číně klesat, guvernéři ve Spojených státech začali bít na poplach a požadovat zavedení federálních opatření, která by jim pomohla zajistit lékařský materiál a ochranné vybavení. Ve výsledku se však nikomu nedostávalo ani jednoho.

V Evropě, která se v polovině března stala epicentrem pandemie, začaly soukromé továrny vyrábět ochranné zdravotnické potřeby. Ve Francii zveřejnil LVMH, koncern zabývající se obchodem s luxusním zbožím, své plány na výrobu dezinfekce rukou v továrnách, které se jinak soustředí na parfémy a kosmetiku. Britská vláda také vybídla společnosti, jako je Rolls-Royce, aby začaly urychleně vyrábět jednoduché plicní ventilátory v rámci příprav na příval pacientů, který by mohl převálcovat zdravotnické kapacity země.

Veřejnost se v reakci na krizi sdružuje v rámci open science

Zatímco zdravotní zařízení ve snaze virus zastavit praskají ve švech, jednotlivci po celém světě zmobilizovali řadové občany ke sdílení znalostí a zdrojů pro boj s pandemií.

„Postupy pro intenzivní péči se změnily v řádu týdnů, přestože běžně čekají na schválení radou měsíce i roky. Ale teď na to není čas,“ říká Victoria Jaquaová, radioložka z Texasu. „Doktoři hledají oporu v Hippokratově přísaze a bez vakcíny dělají, co mohou, s prostředky, které mají k dispozici.“

V severní Itálii, kde nemocnicím docházejí lůžka a vybavení, aby se postaraly o všechny pacienty s koronavirem, skupina inženýrů a expertů na digitální výrobu vytvořila ventily pro respirátory pomocí 3D tiskárny. Když se začali poohlížet po řešeních současného nedostatku, autorizovaný výrobce ventilů odmítl zveřejnit svoje schémata. Všichni však pracovali společně a dokázali ho zpětně analyzovat a vyrobit. Poté nabídli dodávku ventilů nemocnici poblíž Brescie, která čelí nejhoršímu náporu nákazy.

Gui Cavalcanti, expert na robotiku ze San Francisca, založil facebookovou skupinu OSCMS. Tato skupina se během čtrnácti dnů rozrostla na více než 35 000 členů. Cavalcanti po telefonu vysvětlil, že je určená hlavně pro designéry, výrobce a další specialisty, aby jim pomohla s porozuměním choroby a její léčbou. Jejím cílem je zdokumentovat a šířit vlastní návrhy ochranných zdravotnických pomůcek, které mohou být vyrobeny z veřejně dostupných materiálů a distribuovány lokálně.

Skupina se také zorganizovala do ucelenější sítě kontaktů, kterou Cavalcanti popisuje jako „bleskovou neziskovku“, kterou tvoří výrobci, doktoři, lékařští přepisovatelé, vědci a administrativní dobrovolníci. Jedním z úkolů skupiny je přezkoumávat open source designy z hlediska kvality a bezpečnosti, aby mohly být doporučeny pro užívání veřejností.

Další jejich funkcí je organizace. Propojují nemocnice s místními výrobci a fungují jako zdroj pro lokální skupiny, aby mohly zásoby zdravotním zařízením efektivně dodávat, aniž by je přehltily otázkami a dary. Cavalcanti říká, že aby komunity mohly vytvořit funkční zásobovací řetězec, musí „jmenovat omezený počet lidí, kteří budou dále řídit ostatní.“ Tyto styčné osoby potom mohou „kontaktovat místní nemocnice a odpovědět na jejich požadavky.“

Open science urychluje výzkum vakcíny

Celý svět se snaží, seč může, aby rychle se šířící koronavirus dostal pod kontrolu. Kaiser Permanente Washington Health Research Institute začal s klinickými testy vakcíny. Stejně tak biotechnologická společnost Moderna Therapeutics se sídlem v Massachusetts koncem února vyvinula a zaslala první várku vakcíny proti COVID-19 americkému Národnímu zdravotnímu ústavu (NIH).

Bezprecedentní rychlost, s jakou vědci vytvořili potenciální vakcínu pro testování na lidech – pouze 42 dnů poté, co čínští vědci zveřejnili genetickou sekvenci viru –, je jedním z úspěchů spolupráce vědecké komunity na základě metodiky open science.

Za běžných okolností se vědecký výzkum šíří prostřednictvím odborného tisku, což zahrnuje zdlouhavý proces nezávislého hodnocení a výběru. Přístup k poznatkům může být také omezen zpoplatněním nebo podmínkou příslušnosti ke konkrétní vědecké organizaci. Naléhavost pandemie koronaviru však přiměla výzkumníky po celém světě spolupracovat a sdílet mezi sebou informace za použití nástrojů jako software pro sledování viru v reálném čase a volným přístupem k vědeckým databázím.

Globální vědecká komunita se „zavázala ponechat volný přístup k informacím souvisejícím s COVID-19,“ říká doktor Naval Asija, všeobecný lékař a autor lékařské literatury žijící v Indii. Asija poukazuje na příslib řady předních odborných časopisů a akademických organizací z 31. ledna 2020, kterým se zavazují okamžitě a veřejně zpřístupnit veškeré posouzené studie týkající se COVID-19 vědcům bojujícím s pandemií.

Během předchozích epidemií se tendence státních i soukromých institucí ponechat si informace pro sebe vždy podepsala na snahách mezinárodní zdravotnické komunity v boji proti virovým onemocněním. Kupříkladu v roce 2007 otřásla světovým zdravotnictvím kontroverze, když Indonésie vyhlásila „virovou suverenitu“ v souvislosti se vzorky chřipky H5N1 odebranými na jejím území. Indonéská vláda začala vzorky viru opět sdílet poté, co se Světová zdravotnická organizace (WHO) zavázala k tomu, že rozvinuté i rozvojové země budou mít spravedlivý přístup k vakcínám.

V roce 2016 vydala WHO zásady ohledně sdílení informací v případě krizových situací v oblasti veřejného zdraví „umožňující výzkum, který co nejvíce napomůže řešení naléhavé situace.“ V následujícím roce vědci zareagovali v bulletinu WHO, kde uvádějí: „Zkušenosti s epidemií viru Ebola v letech 2013–2016 a viru Zika v roce 2015 nám ukázaly důležitost výzkumu v období výjimečného stavu, stejně jako potíže spojené s rychlým sdílením poznatků mimo běžné vědecké publikace.“

Výzkumníci však vyjádřili jisté obavy ve světle nedávného vývoje v souvislosti s dostupnými daty. Bez přísného výběrového a hodnotícího procesu se na veřejnost rychle dostaly nepodložené studie o COVID-19, které vedly k šíření mylných informací. Například 31. ledna vědci z Indického technologického institutu zveřejnili koncept vědecké práce na bioRxiv, online serveru, který biologům umožňuje sdílet rané fáze výzkumu a získávat zpětnou vazbu od vědecké komunity prostřednictvím crowdsourcingového hodnocení. Podle zpráv výzkumného institutu Fred Hutch tento výzkum naznačoval, že sekvenování koronaviru může mít původ v laboratoři. Zatímco byla tato tvrzení vědeckou komunitou rychle vyvrácena, na internetu již začala kolovat řada konspiračních teorií o tom, jak „vědci potvrdili“, že virus mohl být vytvořen záměrně.

Přístup k věrohodným informacím může být prvním krokem k vědecké spolupráci v boji proti virové nákaze, ale shromáždit veškeré dostupné informace se ukazuje být značnou výzvou samo o sobě.

„Jelikož v oblasti biomedicíny existují tisíce odborných časopisů v mnoha jazycích, sestavit dohromady útržky informací ohledně všech aspektů onemocnění je pro vědce nelehkým úkolem,“ říká Asija. Ve snaze poskytnout vyčerpávající zdroj lékařských prací týkajících se COVID-19 převzala WHO iniciativu a začala organizovat globální databázi nejnovějších vědeckých poznatků.

Databáze COVID-19 Open Research Dataset je dalším příkladem volně dostupného zdroje, který obsahuje více než 44 000 vědeckých článků o koronaviru a COVID-19. Byla vytvořena skupinou organizací, mezi které patří kupříkladu Allen Institute for AI, Chan Zuckerberg Initiative, Center for Security and Emerging Technology Georgetownské univerzity, Microsoft a National Library of Medicine. Bílý dům se připojil k výzvě těchto organizací pro všechny experty na AI, aby na základě COVID-19 Open Research Dataset vytvořili techniky pro text mining a data mining, jež by mohly vědecké komunitě pomoci zodpovědět otázky týkající se koronaviru.

Vědci organizují open source metodiky pro testování na koronavirus

Současná krize veřejného zdravotnictví přiměla open source iniciativy k rychlé reakci. Jako hnutí si open science bere za cíl zpřístupnit vědecký výzkum a informace širší komunitě tím, že bude nové poznatky veřejně publikovat a umožní veřejnosti podílet se na bádání.

Předchozím open science iniciativám, jako je pařížský projekt EchOpen, se již podařilo situaci ve zdravotnictví zlepšit. Mezi roky 2014 a 2017 EchOpen soustředil úsilí více než 400 členů komunity, aby přeměnil těžkopádný ultrazvukový skener ve znatelně dostupnější a snadněji přepravitelnou variantu k využití v komunitách s nedostatkem lékařského zázemí. Výsledkem byl prototyp tzv. „echo-stetoskopu“ – lékařského zobrazovacího zařízení, které zdravotníkům dovoluje zobrazit si výsledky diagnózy pomocí smartphonu.

Stejným způsobem, jak metodiky open science využil EchOpen, vytvořily vědecké komunity v reakci na současnou krizi globální open source iniciativy. Kvůli organizačním pochybením došlo k nedostatku cenově dostupných prostředků pro testování na koronavirus pro ty, kdo je potřebovali nejvíce.

Mnoho pracovníků ve zdravotnictví v USA vykazovalo příznaky nemoci, nemělo však přístup k testům pro určení diagnózy. Společně se zavádějícím zpravodajstvím ohledně šíření viru to vedlo k ochromení snahy zabránit šíření a zmírnit epidemii v zemi.

Testování v USA obvykle probíhá tak, že zdravotnický pracovník provede stěr z pacientovy nosní dutiny a vzorek zašle do laboratoře, kde se za použití speciálních přístrojů hledá genetický materiál viru. Nedostatek dostupných testů byl však zpočátku částečně způsoben tím, že vzorky mohly být zpracovávány pouze v Centrech pro kontrolu a prevenci nemocí (CDC).

Americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv vydal koncem února nové nařízení, které povolilo špičkovým laboratořím na akademické půdě a v soukromém sektoru testovat vzorky pacientů. Zatímco veřejně obchodovatelné společnosti a zdravotnické start-upy urychlily snahu uvést na trh sady pro domácí testování, cena těchto pomůcek pro sběr vzorků může přesahovat i 100 amerických dolarů.

Iniciativa OpenCovid19, kterou zahájila Just One Giant Lab (JOGL), výzkumná laboratoř se sídlem v Paříži, má za cíl vytvořit levnou open source testovací sadu na koronavirus. Zach Mueller, spoluzakladatel iniciativy, sdělil začátkem března v rozhovoru s online novinami Crosscut, že hlavním cílem není nutně dát lidem možnost se bezpečně testovat z domova, ale vytvořit „open source protokol, podle kterého mohou pracovníci v příslušně certifikovaných laboratořích po celém světě sami vyrábět testovací sady pro použití ve svých komunitách.“

Thomas Landrain, biolog a další osobnost stojící za OpenCovid19, řekl Crosscut, že prioritou je vytvořit dostupný alternativní test, který může být snadno sdílen „ve špatných podmínkách.“ Landrain poukázal na to, že když země s moderním systémem zdravotnictví, jako je Francie, mají problém s dostupnými kapacitami pro testování, pak bude situace v odlehlých komunitách s pouze základní lékařskou péčí nejspíš ještě mnohem horší.

OpenCovid19 má v tuto chvíli více než 300 členů po celém světě, mezi které patří vědci, inženýři, zdravotní pracovníci, studenti i běžní občané. Rámec projektu je rozdělen na řadu dílčích cílů, ke kterým jsou přiřazeny jednotlivé týmy, jež si udržují standardizované pracovní postupy a vědecké záznamy, které jsou dostupné všem členům. Přidat se může kdokoliv.

Z důvodu bezpečnosti však představitelé zdravotnictví v USA vyjádřili své obavy ohledně jakkoliv dobře míněné účasti jedinců bez příslušných odborných znalostí v disciplíně, jako je testování virů. Během druhého konferenčního hovoru OpenCovid19 na začátku března hovořila účastnice iniciativy Ellen o svých zkušenostech, jak ostatní pohlížejí na zapojení běžných lidí v boji proti koronaviru. „Bylo nám řečeno, že jsme užiteční akorát tak pro šíření informací,“ tvrdí Ellen. „Jsou tu obavy, že se do toho zapletou amatéři, kteří můžou ublížit sami sobě i ostatním.“

Členové OpenCovid19 také diskutovali o naléhavé potřebě vytvořit radu pro biologickou bezpečnost, která by jednotlivé projekty kontrolovala z hlediska zabezpečení. Chris Monaco, další účastník konference a mikrobiolog z CDC v Atlantě, na to zareagoval a sdělil svůj zájem o aspekt biologického zabezpečení iniciativy. Zmínil, že zpočátku váhal, zda se k OpenCovid19 připojit právě kvůli obavám o biologickou bezpečnost. Nabídl však, že se spojí se svými kolegy v CDC a zjistí, zda by někdo nechtěl poskytnout své odborné znalosti a bezpečnostní postupy neprověřil.

Vědci spojují své síly, aby novému koronaviru porozuměli, komunity se mobilizují, aby poskytly materiál zdravotníkům v první linii, a jednotlivci z celého světa používají princip open science, aby v době celosvětové zdravotní krize přispěli svou troškou do mlýna. „V časech krize se většina lidí snaží být nápomocná,“ říká Jaquaová. „Principy open source pomáhají přiblížit komplexní medicínu na úroveň běžného člověka.“

Přeložil Jindřich Klimeš

Ilustrace: Blok

Sledujte Welcome to the Jungle na Facebooku, začněte odebírat novinky a nechte si posílat inspiraci každý týden.