A combinação potente de Matemática e Medicina

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Armada com dados da população de galinhas em primeira mão, Akshaya Annapragada construiu e analisou modelos matemáticos preditivos para identificar alvos no nível de vacinação que produziriam imunidade ao rebanho.

No fundo das florestas tropicais de Madagascar, Akshaya Annapragada estava contando galinhas.

Então, no primeiro ano, Annapragada viajou para a nação insular africana para realizar um trabalho de campo com uma equipe de pesquisadores liderados por Christopher Golden, professor assistente de nutrição e saúde planetária da Harvard Chan School of Public Health.

Eles estudaram o impacto das vacinas em bandos de aves mantidas por membros da comunidade malgaxe. A equipe decidiu determinar como a vacinação de frangos contra a mortífera doença de Newcastle pode criar uma fonte de alimento saudável e sustentável para comunidades que dependem de carnes selvagens cada vez mais escassas há séculos.

Armada com dados da população de galinhas em primeira mão, Akshaya Annapragada construiu e analisou modelos matemáticos preditivos para identificar alvos no nível de vacinação que produziriam imunidade ao rebanho.

Para mim, essa experiência trouxe para casa a ideia de que as ferramentas matemáticas realmente intensas que eu estava aprendendo, quando você adotava uma visão ampla e sistêmica, poderiam realmente usá-las para ajudar a responder a perguntas grandes e importantes como: como fazer a nutrição funcionar? Como as comunidades muito pobres são afetadas adversamente pelas mudanças climáticas? [Akshaya Annapragada]

Akshaya Annapragada - A combinação potente de Matemática e Medicina

Mesmo como estudante do ensino médio em Houston, foram as questões gerais que atraíram Annapragada. Por exemplo, enquanto acompanhava os médicos do Texas Medical Center, ela viu como as ferramentas à sua disposição tinham um papel enorme em saber se os pacientes viviam ou morriam.

Então Annapragada, que está simultaneamente buscando um A.B. em Matemática Aplicada e um S.M. em Ciências da engenharia-bioengenharia, com um secundário em saúde global e políticas de saúde na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas John A. Paulson, chegou a Harvard ansiosa para desenvolver melhor ferramentas médicas.

Trabalhando no laboratório de Jennifer Lewis, Hansjorg Wyss, professora de engenharia biologicamente inspirada, ela ajudou a imprimir em 3D tecidos musculares usando células reais. Essa pesquisa procurou criar músculos artificiais com propriedades tão realistas que pudessem ser usados ​​em cirurgias e transplantes.

A impressão 3D deveria ser muito precisa, então tivemos uma ideia de como o músculo impresso deveria ser. Mas quando você está trabalhando com células reais, não é tão simples. As células são vitais para todas essas funções incríveis da vida humana, mas não são impressas em linhas retas. Tentar descobrir como conciliar essa noção realmente precisa do que as impressoras 3D deveriam fazer com a realidade da aparência da biologia foi realmente desafiador, mas também uma maneira realmente gratificante de reunir duas disciplinas. [Akshaya Annapragada]

Ao criar músculos, Annapragada encontrou mais problemas irritantes de pesquisa médica no laboratório de Samir Mitragotri, Hiller Professor de Bioengenharia e Hansjorg Wyss, Professor de Engenharia Biologicamente Inspirada.

Ela e seus colaboradores trabalharam para produzir nanopartículas com propriedades semelhantes às plaquetas sanguíneas. Seu objetivo era usar as nanopartículas portadoras de drogas para imitar as propriedades das plaquetas à medida que circulam pela corrente sanguínea, o que poderia permitir a entrega precisa de drogas em áreas específicas do corpo.

Eu realmente amo a ideia de tentar chegar a um conhecimento que ninguém mais tem. Todos esses grandes problemas na área da saúde, acho que a maioria das pessoas concorda que devemos tentar fazer algo a respeito. Mas, como pesquisador, você pode ler a literatura, pensar muito sobre isso, ter uma compreensão única do problema e aplicar habilidades técnicas para corrigi-lo e fazer algo que ninguém mais havia feito antes. [Akshaya Annapragada]

Motivada por essa paixão pela pesquisa, ela expandiu seu trabalho com Golden e iniciou uma colaboração com Milind Tambe, professor de Ciência da Computação, Gordon McKay, para um projeto de tese sênior no cruzamento de matemática, medicina e ciências sociais.

Annapragada aplicou técnicas de modelagem matemática e aprendizado de máquina a um amplo estudo transversal de fatores sociais, comunitários, ecológicos e econômicos para entender melhor como variáveis ​​não clínicas podem prever malária e anemia em pacientes em Madagascar.

Estima-se que mais de 30% das mulheres em Madagascar sejam anêmicas e quase 10% da população sofra de malária, embora esses números sejam substancialmente mais altos em algumas regiões. Se a malária não for tratada, o parasita lise os glóbulos vermelhos, enquanto a anemia leva a uma diminuição dos glóbulos vermelhos. Pacientes que sofrem de ambas as condições enfrentam taxas de mortalidade acima de 50%.

E essa é frequentemente uma situação emergente acontecendo em um local muito distante de um sistema de saúde. Portanto, ter a capacidade de prever a coincidência dos dois, para sabermos onde estão os pontos mais altos da malária e da anemia, é realmente importante da perspectiva de salvar vidas. Ao usar essas variáveis ​​não-clínicas, que não exigem coleta de sangue ou hospital, podemos começar a pensar sobre o que pode estar causando malária e anemia em Madagascar. [Akshaya Annapragada]

O trabalho mostrou que o acesso à água, saneamento e certos nutrientes são os principais contribuintes para as altas taxas de malária e anemia.

Pegamos os modelos matemáticos mais sofisticados do mundo, redes neurais e análise de regressão e, de certa forma, descobrimos o que sabíamos o tempo todo - a pobreza e as condições infelizes que o acompanham têm um grande papel a desempenhar na doença. Teremos que lidar com esses fatores, além de encontrar melhores remédios. [Akshaya Annapragada]

Suas pretensões

Enquanto se prepara para se formar, Akshaya Annapragada espera usar seu treinamento em Harvard para continuar causando impacto na saúde humana global. Ela planeja buscar um doutorado na interseção de bioengenharia e ciência da computação, com o objetivo de criar melhores ferramentas para ajudar os pacientes, tanto em nível individual através de sua prática médica quanto com uma mentalidade de saúde pública mais ampla.

Os eventos do período da primavera que transformaram o trecho doméstico de seu último ano impressionaram ainda mais Annapragada o papel crítico que a matemática pode desempenhar na solução de crises globais de saúde.

Meu lugar favorito no campus, e provavelmente um dos meus lugares favoritos na Terra, é a Pforzheimer House. Foi realmente difícil não estar lá terminando o último ano do jeito que eu pensava que seria. Mas a ideia de que o distanciamento social é uma ferramenta de saúde pública que interromperá uma pandemia deriva diretamente da modelagem matemática. Ver as coisas com as quais me preocupo refletidas na prática cotidiana realmente me inspira. [Akshaya Annapragada]

Sugestão de post enviado pelo leitor Daniel Fontes.
Artigo original: The potent combination of math and medicine inspires Akshaya Annapragada to take on global health care challenges em news.harvard.edu

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