José Luis MonteagudoUnidad de Investigación en Telemedicina y e-Salud

Instituto de Salud Carlos IIIjlm@isciii.es

Hospital ClinicBarcelona, 10 marzo 2015

Infraestructuras Digitales para la Investigación en Salud

Las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) han transformadonuestra sociedad

… también la investigación en salud

El uso de las TIC en todo el ciclo de la actividad investigadora

Impacto en acceso y producción masiva de datos, colaboración transmural, producción científica, difusión de resultados, revisión y discusión

Acceso a información

Diseño experimental

Adquisición de datos

Procesado de la informaciónBases de datosy de conocimiento

Comunicación

Publicación

Identificación de cuestiones

Definición de Proyectos

El “diluvio de datos”

Nuevos soportes experimentales (microarrays, sistemas de imágenes, redes de sensores, analizadores automáticos, observacion global, ….)Aumento de escala, diversidad y complejidad del material digital

Bases de datos Datos Clínicos

Localización Localización geográficageográfica

RedesRedesSocialesSociales

Acceso a la Acceso a la Asistencia Asistencia

Salud PoblacionalSalud PoblacionalIntercambio de Intercambio de Datos clínicosDatos clínicos

InformaciónInformaciónBiomedicaBiomedica

Acceso y uso de diferentes tipos de datos

Propuesta del “cuarto paradigma”

“Uno de los mayores retos para la ciencia del siglo XXI es como responder a esta nueva era de ciencia intensiva en datos. Esto se reconoce como un nuevo paradigma más allá de la investigación experimental, la teórica y la de simulación de los fenómenos naturales , tal que requiere nuevas herramientas , técnicas, y formas de trabajo”.Douglas Kell, University of Manchester

Caracteristicas de la investigacion actual

• Aumento dramático del volumen de datos • Colaboración entre diferentes grupos en diferentes localizaciones geográficas • Todo digital • Acceso abierto a los resultados y a los datos• La cuestión de la replicabilidad

Aplicación de las TIC en todo el ciclo de investigación

InvestigadorInvestigador

Actividades relacionadas con la información y el conocimiento en cualquier lugar y momento

Infraestructuras Digitales deInvestigaciónInstitucionales

Ciencia AbiertaWeb 2.0E-Learning

Acceso a Red Iris - GEANTGRIDSSupercomputación

InfraestructuraPersonal(PC portatilMóvil,….)

Allí donde se Allí donde se encuentreencuentre

Visión desde el investigador

e Ciencia: Grandes Infraestructuras digitales para investigación

• Redes para la ciencia• Infraestructuras de supercomputación• GRIDS

Redes para la ciencia

RedIRIS (1988)

GEANT: red digital pan-Europea– 40 millones de investigadores– 8.000 instituciones – 40 paises.

Conectividad global para la investigación

http://www.geant.net

Infraestructuras de supercomputación

Red Española de Supercomputación

DEISA: red europea de Super CmP 11 sitios en 7 paises conectados a 10 Gb/s22,000 CPUs soportando 200 TeraFlops

MareNostrum(BSC-UPC)

Magerit (CeSViMa-UPM)

Las e-infraestructuras de supercomputación han soportado proyectos colaborativos de Biología Integradora

Ej. Modelos multi-escala del corazón D.J.Gavaghan et al Univ of Oxford and CCLRC

Simulación desde el nivel molecular al del organismo completo

Ej. Proyecto “Physiome” www.physiome.org

célula

Ser humano

Infraestructuras de computación distribuida en recursos independientes federados en la red (GRID)

Ejemplo. EGEE-III. Infraestructura de computación distribuida ("Grid") destinada a la ciencia (2004-2010)

GRID

Comunidades de usuarios múltiples agrupados en Organizaciones Virtuales

Diferentes tipos de datos y aplicaciones

Supercomputación en la nube

Punto de acceso “National Grid Initiative”

Usuario

European Grid Infrastructurehttp://www.egi.eu/

Proyecto BioMedBridges (2012-2016)

Permitir la integración de datos. su reutilización, combinación y análisis en muchos contextos diferentes ahora y en el futuro

12 infraestructuras de investigación cubriendo desde biobancos y ensayos clínicos a modelos de ratón.

• Seguimiento de un biomarcador para Alzheimer

• Mapas hepáticos en 3D a partir de imágenes de RM

• Nuevos tests diagnósticos de enfermedades hereditarias

• Redes reguladoras de genes

• Diseño de antibióticos

• Identificación de nuevos tipos de virus

La web 2.0 y los investigadores

Sus colegas

Literatura

ImagenesLogBook

SoftwarePresentaciones

Datos (carpetas, hojas de cálculo)

Recursos Computación

Backup y Archivo

Metodos

Cuadernos delaboratorio

Preprints

Datos Videos

Blogs

Podcasts

Codigos

Algoritmos

Modelos

Presentaciones

OntologiasResultadosIntermedios

ArticulosRelacionados

Comentarios y Revisiones

Planes

Modelos

Soportes comunes ….y no tan comunes para la actividad científica

Componentes de entornos de investigación virtuales (VRE)

Webs que proveen herramientas digitales para los investigadores

http://connectedresearchers.com

ID MURA_BACSU STANDARD; PRT; 429 AA.DE PROBABLE UDP-N-ACETYLGLUCOSAMINE 1-CARBOXYVINYLTRANSFERASEDE (EC 2.5.1.7) (ENOYLPYRUVATE TRANSFERASE) (UDP-N-ACETYLGLUCOSAMINEDE ENOLPYRUVYL TRANSFERASE) (EPT).GN MURA OR MURZ.OS BACILLUS SUBTILIS.OC BACTERIA; FIRMICUTES; BACILLUS/CLOSTRIDIUM GROUP; BACILLACEAE;OC BACILLUS.KW PEPTIDOGLYCAN SYNTHESIS; CELL WALL; TRANSFERASE.FT ACT_SITE 116 116 BINDS PEP (BY SIMILARITY).FT CONFLICT 374 374 S -> A (IN REF. 3).SQ SEQUENCE 429 AA; 46016 MW; 02018C5C CRC32; MEKLNIAGGD SLNGTVHISG AKNSAVALIP ATILANSEVT IEGLPEISDI ETLRDLLKEI GGNVHFENGE MVVDPTSMIS MPLPNGKVKK LRASYYLMGA MLGRFKQAVI GLPGGCHLGP RPIDQHIKGF EALGAEVTNE QGAIYLRAER LRGARIYLDV VSVGATINIM LAAVLAEGKT IIENAAKEPE IIDVATLLTS MGAKIKGAGT NVIRIDGVKE LHGCKHTIIP DRIEAGTFMI

Flujos de gestión de la información complejos

e-Labs: Herramientas web 2.0 embebidas en el entorno de los investigadores y en las prácticas de trabajo

Soportan el flujo de trabajo, lo documentan y permiten compartirlo

Sistemas de Gestión de Flujos de Trabajo Científicos (SWMS)

• Taverna: http://www.taverna.org.uk/• MyExperiment : http://www.myexperiment.org/home• Kepler: https://kepler-project.org/• Vistrails: http://www.vistrails.org• Galaxy: http://galaxyproject.org• Ptolemy : http://ptolemy.eecs.berkeley.edu/ptolemyII/

 

Preocupación por la reproducibilidad

http://validation.scienceexchange.com/#/reproducibility-initiative

El movimiento de “Ciencia abierta”

• acceso abierto a las publicaciones• datos abiertos • protocolos, flujos de trabajo• cuaderno abierto • ciencia ciudadana

Open Source Malaria

¿Cómo abordar el fenómeno de la “ciencia abierta” en Medicina?

• El delicado balance entre el mutuo soporte entre colegas y la competición por financiación, puestos de trabajo, publicaciones y patentes

Plataformas digitales para la investigación clínica • Ensayos farmacológicos (eTrials)

– Captura electronica de datos (EDC, ePRO) Sistemas de Gestion de Ensayos Clinicos (CTMS)

• Ensayos de nuevos modelos atención a crónicos, telesalud, …. en general– Una gran variedad para proyectos de I+D+i, pilotos y demostradores, y en el mercado

– Grupo de Trabajo en AEN-CTN139 > 24 casos

Tendencias plataformas para investigación clínica

• Mientras que los primeros desarrollos tendían a producir soluciones propias individuales, el foco hoy día tiende a ser más hacia el desarrollo de marcos interoperables y herramientas que continúen facilitando la customización pero en linea con los estándares acordados en el sector

Red Pública

Redes fijas y móviles Internet

Estación Central

Centrosde soporte

Profesionales

Pacientes

HCE

Caso ejemplo de plataformas orientada a la Investigación : PITES

Monteagudo JL, Pascual M, Muñoz A, García-Sagredo P, Sánchez De Madariaga R and Hernandez C S. PITES:Telemedicine and e-Health innovation platform” in Telemedicine. R. Madhavan and S Khalid Editors. 2013. INTECH ISBN 980-953-307-714-2.

CoordinaciónIntervenciones

Ejemplo: proyecto CEPA-2 (F Pozo y A Agustí)

FW

Interne

FW

FW

……

..PITES

FIS PS09-01787 (Coord) Caracterización fenotípica yEvolución clínica a 2 años

200 pacientes 32 Hospitales

Estudio observacional, longitudinal y concurrente de una serie de casos de EPOC avanzada reclutados a partir del estudio español de AUDIPOC Europa

Caso PITeS- NC (ISCIII) soporta la investigación en nuevos servicios asistenciales

Provee entorno digital abierto, herramientas, y servicios que permiten implementar y operar múltiples aplicaciones que pueden funcionar de forma independiente y trasparente para el usuario

Experiencia desde 1998: 15 pilotos+ 6 EAC + 4 otrosProyectos Coordinado FIS: PITES y PITES ISA

Gestor de encuestas

Centralita telefónica software

Servidor de video conferencia

Servidor de mensajería (chat)

Clientes de mensajería (chat)

Portal web de portlets

Protocolo XMPP

Base de datos Servicio de directorio

Gestor de documentos Servidor de video llamada/IVR

Gestor de RCT

Gestor de contenidos

Arquitectura modular sistemas abiertos

PITESProducción

PITESDesarrollo

PLATAFORMA PITES

Lab. Tecnol.AAL

Lab. Serv.Telemáticos

Lab.Interop.

Lab. Serv.Telesalud

Lab. Usabilidad

Lab. Gen. Multimedia

EACHAZLO

EACHADAP

EACTAOE

EEPAED

Serv. ANONIMIZACIÓN

Serv. VIDEOLLAMADA

Serv. VOZ INTERACTIVA

Serv. TRABAJO COLAB.

Serv. ALEATORIZACIÓN

Serv. “STREAMING”

PORTAL E-LEARNING

Serv. ARQUETIPOS

PKECHRODIS-JA

PROY-PLATREDISSEC

REP. USO SEC. HCE

CPD - PAB 4 CPD – PAB 2

Plataforma PlTES actual

Para concluir

Panorama general de infraestructuras y herramientas TIC para investigación

• eCiencia: infraestructuras digitales para investigación. • Redes; GRID; Supercomputación• Organizaciones virtuales de investigación

• Investigación 2.0, Ciencia abierta• Herramientas búsqueda y compartición de datos,

colaboración, publicación, evaluación • Sistemas de gestión de procesos científicos

• Plataformas digitales para investigación clínica y ensayos

Beneficios esperables*

• Mejorar la colaboración interinstitucional y trasdisciplinar • Aumentar el perfil de la actividad investigadora del grupo y de los investigadores• Acceso a información más rápida y efectiva• Acceso a infraestructuras técnicas, recursos y herramientas para análisis y manejo de los datos• Trasferencia de conocimiento. Posibilidad de apertura de datos, resultados y procedimientos

* JISC (UK)

Algunas cuestiones

• Cambio en la práctica de la investigación Contextos de uso

• Sostenibilidad en el despliegue de infraestructuras y soportes digitales de espacios de investigación virtuales y su inclusión instituticional

• Necesidades y visiones de la nueva generación de investigadores

¡¡Gracias por la

atención!!

joseluismonteagudopea@gmail.com