(Kateryna Kon/Shutterstock)
A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada para Saúde (ARPA-H) concedeu em setembro à Duality Applied sciences um contrato no valor de até US$ 6 milhões para desenvolver uma estrutura que permita às organizações de saúde compartilhar dados altamente confidenciais de pacientes. Se for bem-sucedido, o projeto permitirá que pequenas organizações de saúde tenham acesso seguro a dados de saúde sensíveis para realizar pesquisas sobre doenças raras, incluindo aquelas que têm um impacto díspar nas minorias raciais.
A expressão “doença rara” é um pouco imprópria. Embora algumas doenças sejam estatisticamente muito raras, o facto é que cerca de 20% da população do país é afectada por uma doença rara em algum momento da sua vida. E embora exista investigação ativa sobre doenças raras, a maior parte dela destina-se a pessoas com origem e genética no noroeste da Europa, afirma Kurt Rohloff, CTO e cofundador da Tecnologias de Dualidade.
“Há muito menos compreensão da genética e da composição genética e das correlações de mutações entre mutações e cancro ou outros tipos de doenças fora do foco clássico dos indivíduos com herança do norte e do oeste da Europa”, diz Rohloff. “Temos um certo preconceito institucional no mundo.”
Judeus Ashkenazi têm uma probability estatisticamente maior de desenvolver câncer de mama devido a mutações genéticas herdadas RCA1 e BRCA2 (BRCA1/2) (SeventyFour/Shutterstock)
Organizações de saúde muito grandes, como o Broad Institute, o Mass Common e a Intermountain Well being, possuem elas próprias uma grande quantidade de dados valiosos para conduzir pesquisas médicas sobre coisas como doenças raras. No entanto, muitos dos dados que possuem estão direcionados para centros populacionais com herança genética europeia, diz Rohloff.
A boa notícia é que, se essas grandes organizações de saúde desejarem um conjunto de dados de uma determinada cidade, elas terão os recursos legais para redigir um acordo de uso de dados que forneça as proteções de privacidade necessárias.
“Não há nada de desagradável nisso. Eles têm políticas administrativas sobre como lidam com os dados quando os recebem, para mantê-los privados e seguros. Todas as melhores práticas. Eles fazem certo”, diz Rohloff BigDATAwire.
“O desafio é que, à medida que vamos para as organizações mais pequenas, os centros de saúde de médio porte, os centros de investigação, os centros de investigação universitários de nível médio, eles não têm necessariamente recursos infinitos para orçamentos legais”, continua ele. “Eles não têm atividades infinitas do tipo IRB (conselho de revisão institucional). Eles precisam basicamente de formas de acelerar o acesso aos dados sem necessariamente ter tempo de advogado.”
Esse é o objetivo do novo projeto ARPA-H que iniciou. Apelidado de SQUEEZESo projeto usará a tecnologia de criptografia totalmente homomórfica (FHE) da Duality para permitir que organizações de saúde rurais e nativas nos Estados Unidos reúnam seus dados de saúde e os analisem, mas sem permitir que umas às outras os leiam.
As organizações de saúde continuarão a necessitar do consentimento dos indivíduos antes de utilizarem os seus dados para investigação de doenças raras. Mas como os dados permanecem criptografados o tempo todo, a quantidade de trabalho jurídico necessário para obter o consentimento necessário é reduzida, diz Rohloff.
“Todas essas diversas (organizações)… têm seus próprios dados”, diz Rohloff, que trabalhou amplamente na comunidade DARPA com a tecnologia de criptografia homomórfica da Duality. “Uma organização criptografaria seus dados localmente, usando uma chave de criptografia native…e os carregaria em um servidor, que poderia estar em um centro de pesquisa do câncer. E várias agências de saúde rurais ou tribais podem fazer isso, cada uma criptografando com sua própria chave.”
Depois que todos os dados criptografados estiverem centralizados, eles poderão ser analisados e usados para construir modelos de aprendizado de máquina no ambiente FHE da Duality.
“Isso pode ser, por exemplo, modelos baseados em covariáveis ou apenas modelos simples do tipo correlação para identificar que tipo de mutações são indicativas de certos tipos de câncer”, diz Rohloff, que tem doutorado em engenharia elétrica e ciência da computação (EECS). da Universidade de Michigan. “Você obtém modelos de maior qualidade, resultados mais precisos e potencialmente vê coisas que normalmente não veria.”
É uma forma de aprendizagem federada com FHE misturada, diz ele.
Kurt Rohloff é o CTO e cofundador da Duality Applied sciences
“Tudo isso está sendo feito criptografado. Você executa as análises e obtém resultados criptografados”, diz Rohloff. “Poderíamos enviar o resultado criptografado de volta para cada uma das agências de saúde que contribuíram com dados. Cada um pode executar basicamente um processo de aprovação com sua chave native… para basicamente conceder acesso à parte analítica, de modo que se todos os contribuidores de dados de dados criptografados concordarem ou derem consentimento de acesso… então a parte analítica eventualmente será capaz de obter o resultado.”
Construir esses tipos de sistemas não é fácil, diz Rohloff. Embora o FHE tenha tido uma má reputação em alguns círculos devido ao fraco desempenho, isso se deve principalmente a implementações deficientes.
“É preciso um pouco de habilidade e um pouco de experiência para projetar cargas de trabalho que sejam executadas de maneira muito eficiente com base na tecnologia de privacidade”, diz Rohloff, que ganhou o prêmio DARPA Younger College Award enquanto trabalhava no Instituto de Tecnologia de Nova Jersey. “Há uma penalidade de desempenho por fazer a criptografia homomórfica de maneira inadequada.”
A Duality já construiu esse tipo de sistema antes, inclusive em parceria com o Dana-Farber Most cancers Institute, o Tel Aviv Medical Middle e outros, diz Rohloff. O sistema que está sendo desenvolvido como parte do projeto ARPA-H foi projetado para ser uma implementação de referência de uma arquitetura aberta para FHE que possa ser implantada de forma mais ampla.
Ainda não se sabe se a Dualidade pode se tornar o Pink Hat do FHE. A empresa é líder indiscutível em criptografia homomórfica, que comprovadamente funciona. À medida que a empresa constrói sua base comercial, ela fica feliz em realizar bons trabalhos ao longo do caminho.
“Uma grande parte da nossa missão é permitir a colaboração segura em dados confidenciais”, afirma Rohloff. “Seja ajudando as organizações a compartilhar, de maneira regulamentada e protegida pela privacidade, dados de transações financeiras para perseguir crimes financeiros, reduzir fraudes, impedir a lavagem de dinheiro ou combater o financiamento do terrorismo – ou se for no lado da saúde pública civil, ajudando centros de pesquisa do câncer partilhar dados para desenvolver melhores tratamentos para doenças raras e ajudar comunidades historicamente sub-representadas e mal servidas, como centros de saúde tribais e centros de saúde rurais – isto é uma grande parte do que fazemos: permitir colaborações seguras para o bem público em geral.”
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