Hoe kunnen we het volgende gevaarlijke virus opsporen voordat het zich onder mensen verspreidt? Het antwoord op deze cruciale vraag wordt onderzocht in een recente publicatie in The Lancet Infectious Diseases, waarin internationale onderzoekers, waaronder Marion Koopmans (Erasmus MC) en Frank Møller Aarestrup (DTU, Denemarken), pleiten voor het gebruik van AI in combinatie met het One Health-principe als een krachtig instrument bij de paraatheid voor pandemieën.
Volgens de auteurs is AI geen wondermiddel, maar kan het wel fungeren als een waardevolle ‘wetenschappelijk assistent’. Door gegevens over mensen, dieren en het milieu samen te brengen, kunnen AI-modellen patronen herkennen die anders onzichtbaar zouden blijven. Hierdoor kunnen zorg- en onderzoeksorganisaties sneller reageren op dreigende uitbraken en gerichter toezicht houden. “AI kan helpen bepalen waar ter wereld we de monitoring moeten intensiveren, zowel geografisch, bij bepaalde diersoorten, in afvalwater als bij mensen. Zo kunnen we ons concentreren op hotspots met het hoogste risico”, zegt Aarestrup.
Vroegtijdige detectie
Een belangrijke toepassing van AI ligt in de analyse van genetisch materiaal via metagenomische sequencing. Hierbij worden monsters uit bijvoorbeeld lucht, water of voedsel gescreend op bekende en onbekende micro-organismen. Dergelijke monsters bevatten vaak miljoenen genetische fragmenten, waarvan er vele onbekend zijn.
AI helpt bij het filteren van deze enorme hoeveelheden gegevens en kan abnormale of potentieel gevaarlijke patronen identificeren. Bovendien kunnen AI-tools voorspellen wat genetische mutaties betekenen voor de overdraagbaarheid of ernst van virussen. Zo geven AI-aangedreven eiwitmodellen inzicht in hoe een mutatie de virusstructuur beïnvloedt en wat dit betekent voor het risico op verspreiding of ziekte.
Datagestuurde paraatheid
De onderzoekers benadrukken het belang van de One Health-benadering, die kijkt naar de gezondheid van mens, dier en milieu. Veel uitbraken, zoals COVID-19, mpox en aviaire influenza, vinden hun oorsprong bij dieren, maar het is moeilijk te voorspellen wanneer en waar een dergelijk virus op mensen overslaat.
Klimaatverandering, intensieve veeteelt en de aantasting van natuurgebieden vergroten het risico op zogenaamde “spillover”-incidenten. AI helpt om deze risico's vroegtijdig te identificeren en preventieve maatregelen te nemen voordat het te laat is.
AI als ‘wetenschappelijk assistent’
De auteurs bespreken ook de opkomst van AI-systemen die functioneren als wetenschappelijk assistent: van hypothesevorming en literatuuronderzoek tot data-analyse en rapportage. ‘AI wordt een vast onderdeel aan tafel, naast artsen en onderzoekers. Maar dat stelt ook eisen aan ons als begeleiders, docenten en beoordelaars’, zegt Koopmans. ‘We moeten leren omgaan met deze technologie en de resultaten ervan kritisch blijven beoordelen.’
AI biedt kansen om de paraatheid voor pandemieën te versterken, mits het wordt gezien als een aanvulling op bestaande methoden. Door slim te combineren wat AI kan met wat we als mensen al weten, wordt vroege detectie en risicobeoordeling van nieuwe infectieziekten realistischer dan ooit.
AI en paraatheid voor pandemieën
Eerder dit jaar heeft een wereldwijd team van onderzoekers onder leiding van de Universiteit van Oxford ook onderzocht hoe AI de paraatheid voor pandemieën kan versterken, met de nadruk op veiligheid, ethiek en verantwoordelijkheid. Hun studie benadrukte de noodzaak van wereldwijde samenwerking en transparantie bij het delen van zowel datasets als AI-modellen. Hoewel de huidige AI-toepassingen in de gezondheidszorg voornamelijk individuele zorg ondersteunen, zoals diagnostiek en behandelingsbeslissingen, benadrukten de onderzoekers het bredere potentieel van AI in onderzoek naar infectieziekten en de respons op uitbraken.
Professor Moritz Kraemer van het Pandemic Sciences Institute van Oxford zei dat AI binnen vijf jaar de wereldwijde respons op pandemieën zou kunnen veranderen. Door grote hoeveelheden klimaat- en sociaaleconomische gegevens te analyseren, kan AI helpen voorspellen waar en hoe uitbraken zullen plaatsvinden, de impact ervan beoordelen en het inzicht in de reacties van het immuunsysteem op nieuwe pathogenen verbeteren. Als deze instrumenten in de nationale gezondheidsstelsels worden geïntegreerd, kunnen ze de wereldwijde paraatheid aanzienlijk verbeteren en mogelijk levens redden bij toekomstige pandemieën.
In een ander initiatief onderzochten internationale onderzoekers hoe smartwatches een belangrijke rol kunnen spelen bij de vroege detectie van virussen en de preventie van pandemieën. Hun studie richtte zich op het potentieel van draagbare technologie om infecties op te sporen voordat mensen symptomen vertonen. Tijdens de COVID-19-pandemie bleek dat bijna 44% van de infecties zich verspreidde voordat mensen symptomen vertoonden, waardoor vroege detectie cruciaal is om uitbraken in te dammen.
Uit het onderzoek bleek dat smartwatches COVID-19 en griep met een nauwkeurigheid van maximaal 90% kunnen detecteren door de hartslag, huidtemperatuur en ademhalingspatronen te analyseren. Door gebruikers vroegtijdig te waarschuwen, voordat ze symptomen vertonen, kunnen wearables mensen ertoe aanzetten hun sociale contacten te verminderen, waardoor de besmettingsgraad aanzienlijk daalt.
