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Una universidad podría tener la clave del futuro del rastreo viral

2021-05-22

Emily Anthes, The New York Times

La Universidad de Colorado Mesa, en colaboración con el Instituto Broad del MIT y Harvard, ha pasado el último año explorando nuevos enfoques para manejar los brotes.

Durante un fin de semana de agosto de 2020, Shynell Moore despertó con dolor de cabeza y garganta. Moore, que entonces llevaba pocas semanas de haber iniciado su tercer año de la carrera en la Universidad de Colorado Mesa (CMU, por su sigla en inglés), sacó su teléfono y abrió una aplicación llamada Scout, la cual rastrea síntomas.

Unos segundos después de haber ingresado sus síntomas, la pantalla cambió a color rojo: tal vez tenía COVID-19, según la aplicación. De inmediato, recibió la llamada de un administrador de la escuela y, antes de que acabara el día, ya había empacado algunas prendas de ropa y su pez oreja de elefante, Dumbo, y se había mudado a un alojamiento de cuarentena. Pronto se enteró de que su prueba de COVID-19 había sido positiva.

Después de pasar varios días en cuarentena, Moore quiso percibir el olorcillo maloliente que suele tener la comida de Dumbo. “No podía oler”, comentó. “Y luego me tomé un poco de jarabe para la tos y no me sabía a nada”. Moore abrió Scout y dio clic en una opción: “Perdí el gusto o el olfato”.

Cada vez que ingresaba un síntoma, la información era transmitida a Lookout, el tablero digital de la universidad para la COVID-19. Durante los meses siguientes, Lookout evolucionó hasta convertirse en un sistema sofisticado para rastrear los síntomas de la COVID-19 y los casos en todo el campus, registrar los contactos de los estudiantes, mapear los brotes de casos, desentrañar las cadenas de transmisión viral y monitorear la propagación de nuevas variantes.

“Colorado Mesa tiene el sistema más sofisticado del país para rastrear brotes”, afirma Pardis Sabeti, una genetista del Instituto Broad del Instituto Tecnológico de Massachusetts y la Universidad de Harvard, quien ha ayudado a autoridades sanitarias de todo el mundo en su respuesta frente al ébola, la fiebre de Lassa y otras enfermedades infecciosas. “En definitiva es el tipo de datos analíticos de los que la gente habla de tener, pero a los que en realidad nadie tiene acceso de esta manera”.

Lookout es el producto de la sociedad entre la CMU —una escuela de tamaño mediano que se encuentra en el desierto del oeste de Colorado y se enorgullece de dar servicio a estudiantes desfavorecidos— y el Instituto Broad, un innovador centro de investigación genómica en Cambridge, Massachusetts.

Juntos han convertido el campus de más de 10,000 alumnos de la CMU en un laboratorio epidemiológico en tiempo real y del mundo real, donde se experimenta con enfoques creativos para el manejo de pandemias. No todo ha sido perfecto: los estudiantes universitarios siempre se comportarán como estudiantes, y una universidad no puede estar completamente aislada del resto del mundo. Pero las lecciones que han aprendido y las herramientas que han desarrollado podrían ayudar a las instituciones de todo el mundo a gestionar mejor los brotes futuros, dijo Sabeti: “Estamos tratando de crear tecnologías que se puedan utilizar a nivel mundial. Pero una escuela es un gran lugar para comenzar”.

El Facebook de los brotes

En 2016 y 2017, hubo brotes de paperas en todo Massachusetts que saltaron de un campus universitario al otro. Sabeti trabajó de cerca con epidemiólogos del estado y los observó mapear a mano los brotes de casos y registrar la información en hojas de cálculo de Excel cada vez más difíciles de ordenar. Era un trabajo meticuloso y laborioso y la información analizada era “realmente el fruto de un arduo esfuerzo”, comentó.

En los años siguientes, Sabeti y su becario posdoctoral Andrés Colubri trabajaron con una firma local, Fathom Information Design, para desarrollar una aplicación que rastreara contactos y monitoreara síntomas con el fin de usarla en brotes futuros. Se imaginaron un escenario en el cual un estudiante universitario pudiera reportarse con fiebre y luego ser informado que dos estudiantes en su mismo pasillo acababan de desarrollar el mismo síntoma. “La llamábamos el Facebook de los brotes”, contó Sabeti.

Cuando azotó la enfermedad, seguían desarrollando la aplicación que se convirtió en Scout. “Los planes a cinco años se volvieron planes a seis meses”, mencionó Sabeti. Fathom se apresuró a terminar la aplicación, mientras que Sabeti buscaba un lugar para probarla.

Sabeti acababa de empezar a asesorar universidades de todo el país sobre sus respuestas frente al coronavirus, pero de inmediato le llamó la atención la CMU, con sede en Grand Junction, Colorado. “Estábamos buscando un lugar que fuera combativo, ambicioso y estuviera listo para actuar”, señaló Sabeti. “Y consideramos que ahí había una necesidad”.

Como sucedió con muchas escuelas, la CMU suspendió de manera abrupta sus clases presenciales a mediados de marzo de 2020. Los estudiantes universitarios de todas partes enfrentaron la misma interrupción educativa. Sin embargo, los administradores de la CMU estaban preocupados de que un semestre, o más, totalmente en línea pudiera causar que su alumnado, dos terceras partes del cual eran estudiantes de color, de bajos ingresos o los primeros en su familia en ir a la universidad, abandonaran sus estudios.

Por lo tanto, la administración tomó una decisión: en el otoño, iba a regresar a los estudiantes al campus. A todos. “Casi de inmediato, nos dimos cuenta de que esto era un imperativo moral”, dijo John Marshall, el vicepresidente de la institución. “Teníamos que encontrar una manera de regresar”. (Marshall, quien es exalumno de la CMU, hace poco fue nombrado como el nuevo presidente de la universidad, a partir del 1 de julio).

Marshall y Amy Bronson, quien dirige el programa de asistentes médicos de la CMU, se volvieron copresidentes de la respuesta del campus frente al coronavirus. La primera vez que se pusieron en contacto con Sabeti, en el verano de 2020, le contaron sobre el espíritu comunitario y entusiasta de la CMU, así como de su decisión de que este año no fuera menos provechoso para los estudiantes. También le mandaron un video musical que hicieron los estudiantes sobre cómo volver a la universidad, de manera segura.

Poco después de que los equipos comenzaron a hablar, no hubo dudas de que su colaboración iba a ir más allá de las pruebas de una aplicación. Trazaron estrategias relacionadas con las pruebas, planearon cómo lidiar con los peores escenarios posibles e idearon nuevas experiencias de aprendizaje, incluido un seminario con créditos curriculares: “Dar un paso al frente: el liderazgo en la época de una pandemia”. (Sabeti y el gobernador de Colorado fueron profesores invitados en ese seminario).

“La CMU tenía este deseo muy audaz de regresar y revivir la educación presencial”, dijo Kian Sani, asesor de proyectos especiales de Sabeti. “Así que respaldamos esta misión con todo nuestro equipo y esfuerzo”. Los equipos simplemente conectaron muy bien, comentó Sani. “En esencia, fue como si todos nos tomáramos de las manos… sin hacerlo de verdad, porque es una pandemia”.

El secreto para el rastreo rápido

Cuando los estudiantes regresaron en agosto, Scout se volvió el pasaporte de bienestar del campus. Todos los días, usaban Scout para reportar sobre los síntomas de COVID-19 o si habían salido de la zona últimamente. Si no tenían ningún síntoma ni habían realizado un viaje reciente, la pantalla se ponía verde. Esta pantalla verde era su boleto de entrada a los salones de clase, la cafetería y otros edificios del campus. En poco tiempo, se volvió un nuevo hábito diario de los estudiantes. “Es una cosa de todos los días”, dijo Moore. “Está grabado en mi cabeza: tengo que hacerlo todos los días”.

La información se ingresaba a Lookout, el tablero que Fathom había desarrollado para ofrecer a los administradores una visión global de lo que ocurría en el campus: “En esta población de 10,000 alumnos, en realidad, ¿cómo vamos en el día a día?”, mencionó el fundador de Fathom, Ben Fry, quien creó Scout y Lookout con su colega Olivia Glennon.

Además de agregar los datos de los síntomas, Lookout también extrae los resultados de cada hora del sitio para pruebas del coronavirus de la universidad. La universidad, que no tenía los recursos necesarios para examinar a todos los estudiantes cada semana, había creado una estrategia de pruebas escalonadas. Inspirada en la mascota de la escuela, Maverick, la CMU les pidió a los estudiantes que se organizaran en unidades familiares, o “mavilias”, que incluyeran a sus contactos cercanos regulares.

Cada semana, la universidad seleccionó a 250 estudiantes al azar para que se sometieran a una prueba de coronavirus. Pero los estudiantes de ciertos grupos de alto riesgo, como los miembros de equipos deportivos, que a menudo practicaban, comían y vivían juntos, fueron seleccionados con más frecuencia que aquellos que se dedicaban a actividades de menor riesgo.

Cuando un estudiante daba positivo en la prueba, los administradores podían usar Lookout para ver quién estaba en sus grupos y cualquier otro contacto reciente que se hubiese reportado en Scout. Lookout también mostró una lista de todos los grupos con un resultado positivo reciente en las pruebas, así como de los grupos de “alta propagación” con múltiples positivos recientes. (Marshall, Bronson y la persona encargada de rastrear los contactos en la universidad fueron las únicas personas con acceso al panel completo; toda la información reportada públicamente fue general, en vez de estar vinculada a estudiantes individuales, dijo Bronson).

Si parecía que el virus estaba comenzando a extenderse dentro de un grupo grande, como sucedió con el equipo de fútbol en septiembre, la universidad podía tomar medidas rápidas. “Eso fue algo realmente exitoso para nosotros. Pudimos decir en tiempo real: ‘OK, no vamos a cerrar los protocolos de operaciones del equipo, en vez de eso, un porcentaje de ustedes se harán las pruebas’”, dijo Bronson. “Y vamos a saber, con bastante rapidez, si eso se está transmitiendo por todo el grupo”.

Advertencias sobre las aguas residuales

Lookout también despliega un mapa de calor geográfico de los casos, una vista de los dormitorios con mapas de los resultados negativos y positivos de las pruebas por habitación y datos de un nuevo sistema de vigilancia de aguas residuales, el cual monitorea los niveles de coronavirus en el drenaje que circula desde varios dormitorios (las heces de la gente con COVID-19 contienen el virus). “Cuando agregamos Lookout, nos empezó a ayudar a tener una perspectiva visual de esta red tan complicada de datos y a comenzar a encontrarle sentido”, comentó Marshall.

Los datos del drenaje han demostrado ser cruciales. Por ejemplo, a fines de septiembre, el equipo se percató de un aumento repentino en los niveles virales de las aguas residuales desde Grand Mesa, una residencia estudiantil con suites. La respuesta estratégica fue realizar pruebas a un subconjunto de residentes, garantizando que al menos hubiera uno de cada suite o mavily. Encontraron dos casos positivos, rastrearon sus contactos y pusieron en cuarentena a los estudiantes infectados.

Pero cuando llegaron las siguientes lecturas de aguas residuales de Grand Mesa, el nivel viral seguía siendo alto. Más pruebas y rastreos revelaron que algunos estudiantes no habían sido del todo honestos con los rastreadores de contactos sobre sus actividades sociales. La universidad finalmente identificó cuatro casos más en el dormitorio.

“Los chicos nos decían una cosa, pero los datos nos decían algo diferente”, dijo Marshall. “Si solo prestas atención a las pruebas y el rastreo, dirías: ‘Correcto, lo arreglamos’. Pero los datos de aguas residuales nos decían: ‘No, no lo has resuelto, es mejor que regreses’”. Y nos permitió, en última instancia, contenerlo”. (Los administradores dijeron que, a pesar de algunos incidentes aislados de deshonestidad, la mayoría de los estudiantes cooperaron con los rastreadores de contactos).

Fue una de las cinco ocasiones en que las aguas residuales les ayudaron a descubrir a varios estudiantes contagiados en un dormitorio durante el semestre de otoño. “Estamos bastante seguros de que detuvimos cinco brotes”, dijo Kari Sholtes, ingeniera ambiental en la CMU que instaló el sistema de aguas residuales.

La CMU no es la única universidad que realiza vigilancia de aguas residuales o pruebas específicas. Pero lo que diferencia a la CMU es la eficacia con la que ha combinado todas las tácticas disponibles, dijo Eric Parrie, director ejecutivo de COVIDCheck Colorado, un consorcio de iniciativa sociales que ha ayudado a escuelas y organizaciones en todo el estado, incluida la CMU, otras 14 universidades y 33 distritos escolares, a implementar sus programas de pruebas y vacunación. “Creo que es el mejor ejemplo”, dijo. “Creo que eso es cierto en el caso de Colorado, y probablemente sea cierto si lo comparas con el resto del país”.

Operaciones contra los brotes

Mientras los administradores luchaban por detener los brotes, los estudiantes del seminario de liderazgo trabajaban para simular uno, asociándose con un equipo del Broad Institute en la “Operación brote”.

El simulacro en todo el campus implementó una aplicación educativa para teléfonos inteligentes, que Sabeti y Colubri habían desarrollado varios años antes. (Colubri ahora tiene su propio laboratorio en la Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts). Durante el fin de semana de Halloween, cientos de estudiantes siguieron con sus vidas mientras dejaban que la aplicación, que podía “transmitir” un virus virtual a otros teléfonos cercanos, se ejecutara en segundo plano. Si los alumnos estaban muy cerca de otro teléfono participante, podían “infectarse”.

El objetivo era “capacitar a los estudiantes para que comprendan mejor cómo sus acciones influyen en su comunidad y en sus grupos de amigos”, dijo Bryn Loftness, una estudiante de ciencias de la computación en la CMU que ayudó a liderar el proyecto. “Tal vez a través de esta aplicación descubran que ‘oh, no estaba tan distanciado socialmente como pensé, y tuve tantos contactos cercanos. Tal vez pueda hacerlo mejor’”. (Loftness, que se graduó al final de ese semestre en la CMU, actualmente trabaja como pasante de investigación en el laboratorio de Sabeti).

Los datos revelaron que, aunque muchos estudiantes estaban teniendo cuidado, había un subconjunto con muchos contactos sociales, tal vez incluso con los suficientes como para impulsar un brote más grande.

Y luego, justo después de que terminó la simulación, tuvieron uno.

En el transcurso de octubre, el número de casos de COVID-19 en la comunidad circundante, el condado de Mesa, había aumentado constantemente. Los funcionarios de la universidad comenzaron a inquietarse porque el 90 por ciento de los estudiantes tenían trabajos fuera del campus, muchos en la industria de servicios.

Durante tres semanas, pareció que sus medidas antipandémicas podían ser suficientes para mantener el virus fuera del campus. Pero luego, a principios de noviembre, comenzaron a aparecer más casos en la CMU, en diferentes grupos y dormitorios. Los casos aumentaron de 26, en la última semana de octubre, a 124 la semana siguiente. Una semana después, los casos alcanzaron un máximo de 290.

La universidad triplicó el tamaño de su personal de rastreo de contactos y cuadruplicó el número de pruebas que estaba administrando. “Estábamos, hora a hora, trabajando en el rastreo de contactos, trabajando en la gestión de casos, vigilando las aguas residuales”, dijo Marshall.

A medida que diferentes grupos se convirtieron en nodos virales, los administradores comenzaron a implementar “pausas de covid”, pidiendo a todos los miembros de esos grupos que siguieran un procedimiento de cuarentena hasta que se detectaran todos los casos. También instaron a los estudiantes a ser socialmente responsables, especialmente mientras se preparaban para salir del campus para el Día de Acción de Gracias.

Para reducir los viajes de los estudiantes, la institución había planeado realizar clases virtuales entre el Día de Acción de Gracias y las vacaciones de invierno. En última instancia, suspendió las clases presenciales varios días antes para darles a los estudiantes más tiempo para hacerse la prueba y aislarse antes de regresar a casa. “No mandamos a un montón de gente hacia otros lugares, siendo positivos, para esparcir el virus”, dijo Bronson.

Y cuando los estudiantes dejaron el campus, la universidad abrió su sitio de pruebas para los miembros de la comunidad en general, que a veces tenían que esperar mucho tiempo en el único sitio de pruebas del condado. “Ayudaron a aliviar esa presión”, dijo Jeff Kuhr, director ejecutivo del departamento de salud pública del condado de Mesa. Durante los siguientes dos meses, el sitio de pruebas de la CMU administró más de 18,000 exámenes a los residentes locales. La oleada de otoño fue “abrumadora”, dijo Kuhr. “Pero fue genial tener a la CMU de nuestro lado”.

La vida continúa

El brote de noviembre había mostrado cuán entrelazada estaba la universidad con la comunidad en general. Entonces, cuando los estudiantes regresaron al campus en enero, la CMU expandió los grupos, el rastreo de contactos y los esfuerzos de pruebas dirigidas para incluir los contactos de los estudiantes fuera del campus.

El sitio de pruebas de la universidad permaneció abierto para todos los residentes del condado. Esta estrategia de pruebas “altruistas” se ha convertido en la piedra angular de la respuesta de la universidad, y el equipo de Sabeti creó recientemente un modelo que demuestra que este enfoque puede ayudar a las instituciones a mantener seguros a sus propios miembros.

Los científicos del Instituto Broad también han comenzado a secuenciar las pruebas de COVID-19 y las muestras de aguas residuales de la CMU, identificando una nueva variante que se extendió rápidamente por el campus. Sus colaboradores la están estudiando para determinar si podría ser más peligrosa.

Los datos de secuenciación — que ahora están, por supuesto en Lookout—también han permitido que los equipos mapeen las cadenas de transmisión ocultas, identifiquen casos vinculados y proporcionen pistas sobre cuándo y dónde se está propagando el virus.

Según Marshall, hasta ahora no han identificado un solo caso de transmisión de coronavirus que haya ocurrido en un aula, donde los estudiantes usaban mascarillas, permanecían socialmente distanciados, y tenían que mostrar la pantalla verde en la aplicación para poder ingresar. En cambio, la mayoría de los estudiantes parecían contraer el virus en pequeñas reuniones sociales o, en menor medida, en el lugar de trabajo.

Los datos detallados de la CMU “nos ayudarán a comprender mejor la propagación viral en entornos congregados y cómo podemos ayudar a mitigarla en el futuro”, dijo Sabeti, quien planea publicar un “estudio profundo” de la dinámica de transmisión en la universidad.

Con el objetivo de obtener el mismo tipo de información, el Departamento de Salud Pública y Medio Ambiente de Colorado está finalizando un acuerdo para enviar muestras de unas pocas docenas de sitios de prueba administrados por el estado al Instituto Broad para su secuenciación, dijo Emily Travanty, directora de laboratorio del departamento.

A largo plazo, Sabeti y sus colegas esperan crear versiones de Scout y Lookout que se puedan usar en escuelas, empresas, gobiernos locales y otras organizaciones de todo el mundo para hacer frente a los brotes de enfermedades infecciosas.

La CMU también está viendo a futuro, por medio de propuestas sobre cómo adaptar Scout para el otoño, cuando muchos estudiantes estarán vacunados, y si se pueden usar sus nuevas herramientas para detener la propagación de otras enfermedades infecciosas, como la influenza. “Estuvimos en una llamada telefónica con Fathom hace unos días soñando sobre cómo será el juego a largo plazo”, dijo Bronson.

Marshall, quien pronto será el presidente de la CMU, se siente satisfecho de lo que ha ocurrido durante el último año. “Lo considero un éxito y no uno pequeño”, admitió. “Creo que recordaremos este año como uno de esos momentos definitorios para nuestra universidad”. En efecto, tuvieron casos de COVID-19, señaló Marshall, pero también tuvieron 881 alumnos de primer año que fueron los primeros miembros de sus familias en ir a la universidad.

“El objetivo nunca fue detener un virus”, señaló Marshall. Más bien, agregó, el desafío era: “¿Cómo llevar tu vida mientras enfrentas una pandemia? Y, en ese aspecto, yo diría que hemos hecho lo mejor”.

Al principio, Lucas Torres, un estudiante de Biología que acaba de graduarse, estaba nervioso de regresar a la CMU durante una pandemia mortal. Además, resulta que fue un año de adversidades enormes para él: durante las vacaciones de invierno, él y varios familiares tuvieron COVID-19. Su madre contrajo neumonía y su abuela murió a causa de la enfermedad.

La escuela resultó ser algo positivo. Torres aseguró que la respuesta de la CMU lo “inspiró”: “Gracias a ella los estudiantes tuvimos un propósito. Hubo una responsabilidad, una responsabilidad compartida al volver al campus”.

Poco tiempo después de recuperarse de la COVID-19, Torres le propuso matrimonio a su novia (ella le dijo que sí). Ahora está a punto de tomar su examen de certificación EMT y espera entrar a una escuela de medicina.

“Pude aprovechar al máximo mi tiempo en la CMU y me alegra que me lo hayan permitido”, dijo Torres. “Aunque no fue lo mismo que si no hubiera habido covid, fue mejor que sentarme en casa frente a una pantalla”.