Salgın hastalıklar nasıl modellenir? Covid-19'la ilgili öngörülerde bulunabilir miyiz? Covid-19 pandemisi hızla yayılıyor ve her geçen gün katlanarak artıyor. Ancak herkesin bildiği bir diğer konu kısıtlı kaynaklar. Yoğun bakım yatak sayısı, ventilatör sayısı, koruyucu ekipmanlar gibi pek çok şey kaç kişinin hasta olması durumunda yeterli olabilecek? Salgın sürecini en az sorunla yürütmek için modelleme çalışmaları üzerine ETH Zürih'te İsviçre için Covid-19 modelleme çalışmaları yürüten Burcu Tepekule'yle konuştuk. SIER modelinden, İsviçre'deki çalışmalar ve Türkiye için neler yapılabilire kadar pek çok konuyu ele aldık.

İzmir'den ETH Zurich'e

Bilimma: Öncelikle kendinden bahseder misin? Öğrenim hayatın nasıl geçti, neden bulanı seçtin?

Burcu T: Ben doğma büyüme İzmirliyim. Lisenin sonuna kadar da öğrenimimi orada tamamladım, İzmir Türk Koleji Fen Lisesi mezunuyum. Ordan da Boğaziçi elektrik elektronik…. Lisans ve yüksek lisansı orada tamamladıktan sonra ETH Zürich’e matematiksel biyoloji alanında doktora yapmak için başvurdum. Özetle öğrenim hayatım bu.

Elektrik elektronik mühendisliğini seçmemin sebebi tamamen Türkiye’deki ÖSS dinamikleri olmuştu. Ama iyi ki de seçmişim, açıkçası ileride interdisipliner çalışma yapmak isteyenler için elektronik mühendisliği çok doğru bir seçim. Hem analitik düşünme yeteneği kazanıyorsunuz hem de pratik anlamda problem çözme beceriniz gelişiyor. Mühendislikten doğa bilimlerine kaymamın sebebi mühendisliği sevmemem değil. Ne kadar eğlenceli olsa da mühendislik daha çok insanoğlunun ortaya çıkardığı problemleri yine insanoğlunun çözmesi çerçevesinde ilerliyor, en azından benim çalıştığım telekomünikasyon konularında genelde durum buydu. Öte yandan evrimsel biyoloji size milyonlarca yıl boyunca optimize edilmiş süreçlerin sonuçlarını veriyor, siz de onların içindeki dinamikleri anlamaya çalışıyorsunuz. Anlamaktan da öte sayısallaştırmak, kuralları ve örüntüleri denklemlere dökmek var. Bana çok çekici geldi açıkçası, o yüzden de alan değiştirdim. Pişman da değilim.

Bilimma: Bize biraz çalışmalarından bahseder misin?

Burcu T: Doktora boyunca genelde antibiyotik direncinin evrimi üzerinde çalıştım. Bildiğiniz gibi antibiyotik direnci bu pandemi ortaya çıkmadan önce en çok konuşulan global sağlık krizlerinden biriydi. Hala da öyle ama odak kaydı tabii şu anda. Özetle dinamik sistemler kullanarak hem bir hastanın içindeki hem de hastalar arasındaki antibiyotik direnci yayılımının ilaç kullanımından nasıl etkilendiği üzerine çalışmalar yaptım. Bu çalışmaların amacı hastalara ihtiyaçları olan antibiyotikleri verirken bir yandan da geliştirecekleri direnci minimuma indirmenin yollarını bulmaktı. Bütün bu çalışmalar epidemiyolojik modelleme çatısı altında oldu, bir ilaca olan direncin yayılması ile hastalık yayılımının dinamikleri çok benzer.

Şu anda da Zürich Üniversite Hastanesinde post-doc olarak çalışıyorum. Yeni başlayacağım proje aslında HIV epidemiyolojisi üzerine olacaktı fakat COVID-19 sebebiyle bütün hastane olarak sabah akşam bu pandemi üzerinde çalışıyoruz, haliyle benim de yeni işim bu olmuş oldu.

Salgın Hastalık ve Modellemeler

Bilimma: Salgın hastalıklarla ilgili öngörüde bulunmamız mümkün mü?

Burcu T: Öngörüde bulunmak her zaman mümkün, önemli olan bu öngörünün güvenilirliğini sayılsal anlamda doğru yorumlayabilmek. Salgın şu anda anda dünyanın farklı yerlerinde zamansal olarak farklı evrelerde. Örneğin Çin’de neredeyse kontrol altına alınmışken Türkiye’de yeni başlıyor. Salgın hastalıkların ilk aşaması eksponensiyel olduğu, ve veriler henüz alınan önlemlerin etkilerini göstermediği için bu aşamada yapılan öngörüler de genelde olabilecek kötü senaryolara daha yakın oluyor. Ama şahsen
bence bu yararlı bir şey, çünkü bu kadar bilinmezin içinde en kötü senaryoya göre hareket etmek en mantıklısı.

Bilimma: Bu yaşadığımız COVID-19 salgınında virüsü ve hastalığı daha tam olarak çözmüş değiliz, tedavi ya da aşı da yok. Modellemeler bize ne sağlar? Nasıl kullanabiliriz?

Burcu T: Hastalığı tam olarak anlamasak da gelen verileri kullanarak modelleme yapmak bize düşündüğümüzden çok daha fazla şey sağlıyor aslında. İnsanların modelleme konusunda genelde düştükleri bir hata bu modellerin sadece aylar yıllar sonrasını öngörmek için kullanıldığını zannetmek. Fakat bir hafta sonrasını bile az çok tahmin edebilmek hastanelerin alacağı önlemler açısından o kadar değerli ki! Hastalığı her seviyede düşünmek gerek. Sadece ölü sayısına bakmak ve bunu öngörmeye çalışmak yanlış bir yaklaşım. Personel kapasitesi, sipariş edilecek test sayısı, hastanelerin yatak kapasitesi, bunlara olacak ihtiyacı bir hafta öncesinden bile az çok hesaplayabilmek sağlık sistemlerinin ayakta kalması açısından çok kritik.

Bilimma: Benzer örnekleri kullanan ülkeler gördün mü?

Burcu T: Elbette! İsviçre! Şu anda hastanede yapmaya çalıştığımız temel olarak gün içinde test edilen, bu testlerden sonucu pozitif çıkan, hastaneye veya acil servise kaldırılan insanların sayısı, cinsiyeti, yaşı gibi bilgileri kullanarak 1-2 hafta içinde yoğun bakım ünitesindeki yatak sayısı ihtiyacını hesaplamaya çalışmak. Aynı şekilde hastalık yayılımını belli bir seviyenin altında tutmak için ülke bazındaki tren kullanımının ne kadar azaltılması gerektiğine de bakıyoruz. Klinik denemeler için modelleme yapan arkadaşlar da var. Avrupa’daki bir çok araştırma grubu ile de iletişim halindeyiz, çoğu ülke sağlık bakanlıklarına günlük raporlarını hazırlarken bu modellerden yararlanıyor. Bu raporlar genelde kamuya aktarılmadığı için modellemenin ne kadar sık kullanıldığını anlamak biraz zor, ama her şey modelleme üzerinden yürüyor yani.

COVID-19'da Neden SIER Model?

Bilimma: SEIR Model ne demektir? Basitçe bahsedebilir misin?

Burcu T: Öncelikle SIR nedir onunla başlayalım. S = Susceptible, yani hastalığı kapabilecek potansiyel bireyleri içeren gruptur. I = Infected, yani enfekte olmuş, ve hastalığı yayabilen gruptur. R = recovered, yani iyileşmiş, ve bağışıklık kazanmış gruptur. Bu modeller bu gruplar arasındaki etkileşimleri göz önüne alarak hastalık yayılımının dinamiklerini diferansiyel denklemlere dökmemizi sağlar. SEIR modeli ise SIR modeline E, yani Exposed grubunun eklenmesiyle oluşan bir modeldir. Bu grup enfeksiyona maruz kalmış, fakat henüz kuluçka döneminde olduğu için enfeksiyonu yaymayan insanları temsil eder. COVID-19 için bu model SIR modellerinden daha uygun çünkü belli bir kuluçka süresi olduğunu biliyoruz.

Bilimma: Sağlıklı bir model oluşturmak için bize hangi veriler gereklidir? Bu verilerin önemi nasıl ortaya çıkar?

Burcu T: Öncelikle bir model her zaman bir amaç için kurulur. Bir modelin hastalığa dair her süreci içermesi mümkün değil. Örneğin hastane içindeki yatak kapasitesini hesaplamak istiyorsanız günde kaç hastanın yoğun bakıma taşındığı, kaçının yoğun bakımdan taburcu edildiği, bir hastanın bir yatağı ortalama meşgul etme süresi gibi noktalar çok önemli hale gelir. Ama ülke bazında dinamikleri anlamak isterseniz bunu her hastane için yapamazsınız, zaten gerek de yok. O yüzden sağlıklı bir model her zaman amacı olan bir modeldir.

Daha sonra bu modelin en basit şekilde kurulması için uğraşmak gerekir, çünkü ne kadar detay eklerseniz, modelinizin boyutu - yani parametre sayısı - o kadar artar. Her parametrenin üzerinde de bir bilinmezlik olduğunu varsayarsak, modelin güvenilir olması için zorunlu olmayan hiçbir parametreyi içermemesi gerek. Bundan sonrası da modelinizi öngörmek istediğiniz verilere aynı anda oturtmaya çalışmak. Bu noktada elinizdeki veri miktarı modelinizin öngörmeye çalıştığı denklem sayısına ne kadar yakınsa o kadar iyi tabii ki.

Türkiye için SIER Modelleme mümkün mü?

Bilimma: Türkiye için verimli bir model kurmak istesek nelere ihtiyacımız olur? Bu model bize neleri sağlar?

Burcu T: Örneğin bu pandeminin İstanbul’da yaratacağı aşırı yüklenmeyi modellemek için merkezi hastanelerin kapasitesini, hangi ilçelerden ortalama olarak ne kadar hasta kabul ettiklerini, ve birbirleriyle olan fiziksel bağlantı yollarını bilsek, testleri ve respiratörleri bu ihtiyaçlara göre optimize şekilde dağıtabiliriz. Aynı şekilde Türkiye'de okulların ne zaman yeniden açılması gerektiğini yaşlı-çocuk etkileşimlerini ve bölgelere göre yaş ve vaka dağılımlarını kullanarak kabaca öngörebiliriz. Ama bunlar için veri ve modelleme eforunun olması lazım, keşke olsa…

Bilimma: Eklemek istediğin şeyler var mı?

Burcu T: Genel olarak bu pandemi hakkında insanların psikolojik olarak hazırlanması bence her şeyden çok daha önemli. Biz modern tıp ve ilaçlar sağolsun, salgın hastalıkların ne kadar yıkıcı olabileceğini daha önce hiç tecrübe etmedik. O yüzden de benim gözlemlediğim kadarıyla insanlar durumun ne kadar kritik olduğunun farkında varamıyor. Aynı şekilde şu an antibiyotikler de işe yaramasaydı açık ameliyatların çoğu yapılamayacaktı, ama bütün bunları o kadar cepte varsayıyoruz ki yokluklarının yaratabileceği sıkıntıyı algılayamıyoruz.

Bu pandeminin hayatımız üzerindeki etkileri azalarak da olsa önümüzdeki sene boyunca devam edecek. O yüzden ben insanlara öncelikle kendilerini duruma alıştırmalarını, ve sakin olmalarını öneriyorum. Panik olmakla ciddiye almak arasında büyük bir fark var. Sakinliği korumak güzel bir yaklaşım, ama tedbirleri elden bırakmamak gerek.

Burcu Tepekule'yi Twitter'dan takip edebilirsiniz:

https://twitter.com/burcutepekule/status/1242590582075260931?s=20