Una investigación ha logrado resolver, gracias a técnicas de vanguardia, cómo el organismo es capaz de identificar los daños en el ADN causados por la luz solar, el alcohol y la contaminación para poder luego repararlos, un hallazgo que puede abrir la puerta a mejorar los tratamientos contra el cáncer.

El trabajo publicado en Nature descifra un «misterio de décadas», según sus responsables del Laboratorio de Ciencias Médicas de Londres y del Laboratorio de Biología Molecular de Cambridge, que han desvelado el mecanismo básico por el que uno de los sistemas de reparación del ADN más vitales reconoce los daños e inicia su restauración.

El ADN, el manual de instrucciones de todas las tareas que las células deben realizar, se daña constantemente a lo largo de la vida por factores ambientales como la luz ultravioleta del sol, el consumo de alcohol, el tabaco, la contaminación y la exposición a sustancias químicas, y aunque suele reparase, esto no siempre funciona.

Una de las formas en que el ADN se deteriora es cuando se ‘entrecruza’ (sus dos cadenas quedan pegadas una a la otra), lo que impide que pueda replicarse y expresar genes con normalidad, explica un comunicado del Laboratorio de Ciencias Médicas, que recuerda que la acumulación de daños puede provocar cáncer.

Para este estudio, los investigadores, liderados por David Rueda y Lori Passmore, se centraron en una vía de reparación del ADN conocida como la vía de la anemia de Fanconi, que se identificó hace más de veinte años.

Esta está activa durante toda la vida e identifica los daños y los repara continuamente (las personas con mutaciones que reducen la eficacia de esta vía son mucho más propensas a padecer cáncer).

Aunque las proteínas implicadas en esta vía se descubrieron hace tiempo, seguía siendo «un misterio» cómo identificaban el ADN entrecruzado e iniciaban el proceso de reparación.

El equipo de Lori Passmore en Cambridge había constatado previamente -el trabajo se publicó en 2020- que el complejo proteico llamado FANCD2-FANCI (D2-I), que actúa en uno de los primeros pasos de la vía de la anemia de Fanconi, se adhiere al ADN, iniciando así su reparación.

Sin embargo, quedaba por resolver cómo este complejo reconoce el ADN entrecruzado y por qué está implicado en otros tipos de daño.

Para avanzar en este conocimiento, los investigadores utilizaron una combinación de técnicas de vanguardia para demostrar que el complejo D2-I se desliza a lo largo del ADN, controlando su integridad, y para visualizar cómo reconoce dónde detenerse, permitiendo que las proteínas se muevan y se bloqueen en ese punto para iniciar su restauración.

En concreto, utilizaron una técnica de microscopía de última generación conocida como ‘pinzas ópticas correlacionadas e imagen de fluorescencia’ para explorar cómo ese complejo proteico se desliza a lo largo de una molécula de ADN de doble hélice.

Además, usaron la criomicroscopía electrónica, una potente técnica para visualizar proteínas a nivel molecular y con la que determinaron las estructuras del complejo D2-I.

«Comprender el proceso de reparación del ADN y, lo que es más importante, por qué falla reviste una enorme importancia, ya que el daño en el mismo es un factor clave en muchas enfermedades», resumen los autores, entre ellos el español Pablo Alcón.

Muchos fármacos contra el cáncer provocan un daño celular tan grave que las células cancerosas dejan de dividirse y mueren. En tales casos, las vías de reparación del ADN, un proceso fisiológico tan vital en la vida normal, pueden ser secuestradas por las células cancerosas, que las utilizan para resistir los efectos de los fármacos quimioterapéuticos.

Entender las bases mecánicas del primer paso en la vía de reparación del ADN puede ayudar a que los fármacos contra el cáncer sean más eficaces en el futuro.

31 julio 2024|Fuente: EFE |Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2024. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.|Noticia

Una proteína que ayuda a los murciélagos a sobrevivir a enfermedades víricas podría servir de lección para desarrollar nuevos tratamientos antiinflamatorios.

Estudiando la inusual capacidad de los murciélagos para albergar virus sin sufrir enfermedades graves, científicos de la Facultad de Medicina Duke-NUS han descubierto una proteína que podría abrir nuevas estrategias para combatir enfermedades inflamatorias en humanos.

«Los murciélagos han sido objeto de gran atención como posibles reservorios del virus SARS-CoV-2 responsable de la pandemia de COVID-19″, afirma el profesor Wang Lin-Fa, del Programa de Enfermedades Infecciosas Emergentes (EID) de Duke-NUS, autor principal del estudio publicado en la revista Cell. «Pero esta capacidad única de albergar y a la vez sobrevivir a infecciones víricas también podría tener un impacto muy positivo en la salud humana si logramos entender y explotar cómo lo consiguen».

La investigación se centra en los complejos multiproteicos llamados inflamasomas, responsables de la inflamación hiperactiva que causa síntomas graves en muchas enfermedades. Los inflamasomas también están implicados en el declive funcional del envejecimiento.

El equipo Duke-NUS descubrió que una proteína murciélago llamada ASC2 tiene una poderosa capacidad para inhibir los inflamasomas, limitando así la inflamación.

«Esto sugiere que la actividad de alto nivel de ASC2 es un mecanismo clave por el que los murciélagos mantienen la inflamación bajo control, con implicaciones para su larga vida y su condición única como reservorio de virus», explicó la Dra. Matae Ahn, primera autora y coautora del estudio, que es investigadora adjunta del Programa EID y del Programa Clínico Académico de Medicina SingHealth Duke-NUS. El Dr. Ahn también es clínico a tiempo completo en el Programa de Residencia de Postgrado Año Uno (PGY1) de SingHealth después de graduarse en Duke-NUS en 2022.

Vivian Chen, coautora del estudio y candidata al doctorado en Duke-NUS, destacó que el equipo había podido demostrar el potencial de explotación de la proteína del murciélago en humanos al demostrar que también podía ser eficaz en ratones*. Explicó: «La expresión de la proteína murciélago en ratones modificados genéticamente amortiguó la inflamación y redujo la gravedad de las enfermedades provocadas por diversos desencadenantes, incluidos los virus».

El examen detallado de la proteína ASC2 identificó cuatro aminoácidos en la molécula que eran clave para que la proteína de murciélago fuera más eficaz para amortiguar la inflamación que su correspondiente proteína humana. Esto aporta información valiosa para el desarrollo de fármacos que puedan imitar el efecto antiinflamatorio de la proteína del murciélago.

El siguiente paso del equipo es investigar el potencial de sus hallazgos para el tratamiento humano. El profesor Wang afirmó: «Hemos solicitado patentes basadas en este trabajo y estamos explorando asociaciones comerciales para el descubrimiento de fármacos. Esperamos desarrollar una nueva clase de fármacos antiinflamatorios para enfermedades humanas causadas por el inflamasoma».

El profesor Wang cree firmemente que es hora de centrarse en los aspectos más prometedores de lo que hace especiales a los murciélagos «para ayudar a combatir las enfermedades humanas del futuro».

El Vicedecano Principal de Investigación de Duke-NUS, el profesor Patrick Casey, comentó sobre el estudio: «Incluso cuando la COVID-19 empieza a alejarse de la atención del público, el profesor Wang y su equipo siguen abriendo nuevos caminos con su investigación básica sobre la biología de los murciélagos, aportando conocimientos únicos que potencialmente pueden reforzar la preparación mundial frente a pandemias. Este es un excelente ejemplo del inmenso valor que la investigación científica básica aporta a la resolución de los grandes retos de la salud pública.»

Mayo 12/2023 (AsiaResearchNews) – Tomado de NewsRoom  Copyright 2004 – 2023 Asia Research News.

Cáncer de cabeza y cuello (CCC) es un término genérico que engloba varios tipos de cáncer, entre ellos el más frecuente, el carcinoma de células escamosas de cabeza y cuello (CCECC). Los pacientes con CCC pueden ser tratados con una combinación de cirugía, radioterapia y/o quimioterapia. Sin embargo, el tratamiento no siempre es eficaz.

Rosemary Millen, primera autora compartida de un artículo publicado recientemente en la revista Med, explica: «Estos tratamientos provocan efectos secundarios graves, por lo que algunos pacientes no pueden terminarlos. Inclusive después de someterse a un tratamiento tan duro, el 60% de los pacientes recae». La limitada eficacia de los tratamientos podría explicarse en parte por el hecho de que la composición genética del tumor difiere mucho de un paciente a otro. En consecuencia, la terapia más adecuada es diferente para cada paciente.

«Los clínicos disponen actualmente de herramientas limitadas para distinguir adecuadamente este hecho. Por tanto, existe una necesidad urgente de mejores biomarcadores: indicadores que podamos medir en cada paciente individual para determinar de qué tratamiento se beneficiaría más. En el mejor de los casos, este enfoque personalizado evitaría sobrecargar innecesariamente a los pacientes con tratamientos que podrían no funcionar, y conduciría a un mejor pronóstico», explica Else Driehuis, autora correspondiente del artículo.

Creación de un biobanco

Un primer paso hacia esos tratamientos personalizados es desarrollar mejores modelos que reflejen con mayor precisión la variabilidad del tumor. Por ello, los investigadores crearon un biobanco de organoides de CCC: versiones en miniatura de tumores de pacientes cultivados en el laboratorio. Millen afirma: «En última instancia, el objetivo de este biobanco sería utilizar los organoides para guiar las decisiones de tratamiento personalizado en la clínica. Por supuesto, antes de poder hacerlo, primero necesitamos investigar si la respuesta al tratamiento en los organoides se correlaciona con la respuesta observada en los pacientes.»

El equipo pudo cultivar organoides de CCC a partir de los tejidos de los pacientes y confirmó que estos «mini tumores» se parecían mucho a los tumores de los pacientes, ya que conservaban las mismas características histológicas y genéticas. Millen afirma: «A continuación, tratamos los organoides con varios tipos de terapia y medimos la eficacia del tratamiento determinando cuántas células de los organoides morían. El siguiente paso fue correlacionar esto con la respuesta al tratamiento en los pacientes».

Comparación de organoides y pacientes

Tras tratar los organoides con radioterapia, el equipo demostró que la respuesta de los organoides se asemejaba a la de los pacientes. «Por tanto, los organoides tienen potencial para predecir los resultados en los pacientes. La correlación entre la respuesta de los organoides y la de los pacientes existía en los casos en que éstos recibían radioterapia adyuvante, es decir, se utilizaba radiación además de la resección quirúrgica del tumor. En los casos en que los pacientes recibieron radioterapia como tratamiento primario, tenemos que investigarlo más a fondo», explica Millen.

Los investigadores también estudiaron el efecto de la quimiorradioterapia, una combinación de radiación y quimioterapia. «Aquí demostramos que dos fármacos quimioterápicos específicos, el cisplatino y el carboplatino, tienen un efecto radiosensibilizador en los organoides. Esto significa que hacen que las células tumorales sean más sensibles a la radioterapia. Estos resultados son coherentes con lo que vemos en la clínica y, por tanto, subrayan de nuevo el potencial predictivo de los organoides en este escenario», afirma Driehuis.

Implicaciones clínicas

Algunos de los descubrimientos realizados por el equipo podrían tener implicaciones para los pacientes de CCC en un futuro próximo. Por ejemplo, demostraron que el fármaco cetuximab hacía que los organoides tumorales fueran menos sensibles a la radioterapia.

Driehuis explica: «Esto es sorprendente, porque la combinación de este fármaco y la radioterapia se administra a algunos pacientes de CCC en la clínica hoy en día. En los pacientes es difícil distinguir las contribuciones individuales del fármaco y la radioterapia al efecto global de este tratamiento combinado, pero en los organoides podemos separarlas».

«Nuestros resultados encajan con datos publicados recientemente que muestran que la supervivencia de los pacientes tratados con cetuximab y radioterapia es peor en comparación con el tratamiento con radioterapia sola. La implicación clínica de estos hallazgos sería que es mejor esperar con cetuximab hasta después de la radioterapia, pero este cambio en el momento del tratamiento es algo que habría que probar en los pacientes, por supuesto.»

El equipo también demostró que un inhibidor de la PRMT5, un nuevo fármaco que ya se está probando en ensayos clínicos para otros tipos de cáncer, podría ser eficaz en un subgrupo de pacientes con CCC.

Millen afirma: «Secuenciamos el ADN de los organoides para investigar la relación entre mutaciones genéticas específicas y la respuesta a los tratamientos. Al hacerlo, descubrimos que los tumores con pérdida del gen CDKN2A respondían al tratamiento con este nuevo fármaco. Sería muy interesante comprobar si este efecto se da también en los pacientes, sobre todo teniendo en cuenta que esta mutación está presente en más del 50% de los casos de CCECC.»

Driehuis concluye: «En conjunto, nuestros resultados ponen de relieve la relevancia clínica de los organoides derivados de tejido tumoral de pacientes. Uno de los próximos pasos sería diseñar un ensayo clínico, para utilizar realmente los organoides para guiar las decisiones de tratamiento en pacientes con CCC.»

Mayo 13/2023 (MedicalXpress) – Tomado de Oncology & Cancer – Biomedical technology  Medical Xpress 2011 – 2023 powered by Science X Network.

El 14 de abril de 2003 es una fecha importante para la historia de la ciencia. Aquel día de hace poco más de 20 años se anunció el fin del Proyecto Genoma Humano: la secuencia esencial de nuestro ADN había conseguido descifrarse después de muchos años de esfuerzo.

No obstante, ese ‘mapa’, que costó 3.000 millones de dólares y que comenzó a usarse como referencia del genoma humano, no estaba completo. Tenía lagunas en varias regiones genéticas y se basaba principalmente en el ADN de unos pocos individuos de origen europeo. Y aunque en estas dos décadas se han producido avances tecnológicos que han permitido ‘cartografiar’ esas lagunas -la secuencia completa se obtuvo en 2022- y abaratar el proceso, seguía faltando una referencia que fuera más global y diversa.

A partir de ahora, gracias a un consorcio internacional financiado por el Instituto de Investigación Nacional del Genoma Humano de EEUU, ese recurso -un pangenoma de referencia- estará disponible.

El nuevo ‘mapa’, que se presenta como un primer borrador, incluye la secuencia genética completa de 47 individuos de diferentes orígenes, lo que proporciona información detallada de 94 genomas debido a que cada individuo lleva en su ADN dos copias de genes ‘heredados’ de su padre y su madre. El objetivo del proyecto es seguir añadiendo datos al ‘mapa’, por lo que prevé que a mediados de 2024 incluya información genética de 350 personas de ascendencia étnica diversa.

«Hasta ahora, la referencia que usaba la comunidad científica estaba incompleta y carecía de diversidad», señaló en rueda de prensa Benedict Paten, director asociado del Instituto de Genómica Santa Cruz de la Universidad de California y uno de los líderes del proyecto. Este nuevo recurso, en cambio, proporciona una imagen más completa y permitirá realizar análisis más certeros a la hora de caracterizar la variabilidad genética de la población humana sea cual sea su origen, destacó.

De hecho, el nuevo pangenoma ya ha sacado a la luz más de 100 millones de nuevas bases -cada una de las letras que componen el genoma-, y ha destapado nuevos alelos en regiones estructuralmente complejas del genoma que hasta ahora no figuraban en el genoma de referencia. Los detalles de la investigación se publican en cuatro artículos en el último número de las revistas Nature y Nature Biotechnology.

Mediante técnicas computacionales de última generación, los investigadores han sido capaces de construir un recurso que, en lugar de ser único y lineal, como era hasta ahora la referencia GRCh38 que se utilizaba, aporta distintas versiones de una misma secuencia al mismo tiempo, lo que proporciona a los investigadores un mayor abanico de opciones para sus análisis. En el proyecto ha participado un equipo del Centro de Supercomputación de Barcelona liderado por Santiago Marco-Sola.

Qué supone un nuevo pangenoma para la investigación

«Hasta ahora nos hemos contentado con una sola secuencia del genoma que en su día se decidió arbitrariamente que era la secuencia referencia, formada por trozos de secuencia de un puñado de personas de ascendencia principalmente europea. Y si bien esto ha tenido una gran utilidad, también tiene muchas limitaciones», señala Jorge Ferrer, investigador del Centro de Regulación Genómica de Barcelona (CRG). «Por ejemplo, aunque resulte sorprendente, a cada uno de nosotros nos pueden faltar o sobrar unos cuantos trozos muy grandes del genoma. Si el pedazo de genoma escogido para ser la referencia es de alguien que no tiene ese trozo (o lo tiene suficientemente alterado), el mapa de referencia que utilizamos actualmente no serviría para una persona que tiene una mutación que afecta esa parte», aclara. Para complicar aún más las cosas, continúa, «el genoma puede variar enormemente en diferentes partes del mundo. Y si el mapa de referencia está hecho con variantes europeas, tiene menor utilidad para interpretar el genoma de una persona de Camerún o China».

El trabajo actual, apunta Ferrer, «es el primer paso para resolver estos problemas». «Han creado un sistema complejo que permite cotejar la secuencia genómica de una persona con todas estas posibles secuencias humanas, en lugar de con una sola secuencia y el consorcio tiene planes de desarrollar esta estrategia con la secuencia de muchos más individuos».

Para José Manuel Castro Tubío, líder del Grupo de Investigación de Genomas y Enfermedad del Centro de Investigación en Medicina Molecular y Enfermedades Crónicas (CIMUS) de Santiago, este nuevo recurso va a ayudar, en primer lugar, a «conocer mejor nuestra identidad, a conocer qué es lo que nos hace diferentes genéticamente a unos de otros». Y el hecho de «conocer lo que nos hace diferentes, qué secuencias de material genético nos hacen diferentes, nos va a permitir saber cosas acerca de nuestra evolución y nos va a permitir también saber cosas sobre las enfermedades genéticas que nos afectan».

«La variabilidad genética va asociada a rasgos biológicos y también a la predisposición de desarrollar enfermedades», explica. «Estos nuevos genomas que ahora se publican van a permitir descubrir muchas variantes que todavía no sabemos a qué se asocian».

Si bien la nueva referencia presentada todavía es un primer borrador y solo representa a un número todavía pequeño de individuos, contiene información que va a ser muy útil para avanzar en la investigación biomédica, concluye el investigador.

Mayo 10/2023 (Diario Médico) – Tomado de Genética – Investigación Copyright Junio 2018 Unidad Editorial Revistas, S.L.U. Todos los derechos reservados

Alrededor de 170 millones de personas en todo el mundo padecen degeneración macular asociada a la edad (DMAE), una enfermedad ocular progresiva que afecta a la visión de las personas.

La DMAE avanzada se considera la principal causa de discapacidad visual y ceguera irreversible en todo el mundo.

De los dos tipos de DMAE -húmeda y seca-, alrededor del 15% de todos los casos de DMAE son de DMAE húmeda, que es la forma más grave de la enfermedad.

El estudio se ha publicado recientemente en The Journal of Clinical Investigation.

¿Qué es la DMAE húmeda? 

La DMAE se produce cuando la mácula del ojo -que forma parte de la retina que controla la visión en línea recta- se daña. El daño puede deberse al envejecimiento o a factores genéticos o ambientales.

La mayoría de las personas con DMAE padecen DMAE seca, en la que se forman depósitos en la retina denominados drusas, que afectan a la visión.

La DMAE húmeda se produce cuando empiezan a crecer vasos sanguíneos anormales en la parte posterior del ojo. Estos vasos pueden filtrar lípidos, dañando la mácula y la retina.

Los síntomas de la DMAE húmeda son:

• visión borrosa
• visión central reducida
• líneas rectas que aparecen onduladas o dobladas
• zonas oscuras o ciegas en la visión
• necesidad de luz más intensa para leer

Los factores de riesgo para desarrollar DMAE incluyen

• antecedentes familiares
• edad: las personas de 55 años o más tienen un riesgo mayor
• tabaquismo
• obesidad
• hipertensión
• mala alimentación

En la actualidad no existen terapias que puedan revertir ninguno de los dos tipos de DMAE. Sin embargo, los médicos pueden ayudar a ralentizar la progresión de la enfermedad.

Comparación de los tratamientos de la DMAE húmeda

Según el Dr. Akrit Sodhi, profesor asociado de oftalmología del Wilmer Eye Institute y autor principal de este estudio retrospectivo, los investigadores decidieron centrarse en el aflibercept y el bevacizumab, ya que son los dos fármacos más utilizados para el tratamiento de las personas con DMAE húmeda.

«La decisión de elegir uno sobre otro sigue siendo un tema de debate», dijo Sodhi a Medical News Today. «Queríamos saber si la elección de uno de estos dos fármacos influía en el éxito del destete de los pacientes con DMAE húmeda de la terapia anti-VEGFFFuente de confianza».

Para este estudio, Sodhi y su equipo examinaron los datos de 106 personas con DMAE húmeda tratadas en el Instituto Oftalmológico Wilmer. Cada persona recibió una inyección mensual durante los tres primeros meses de tratamiento con aflibercept o bevacizumab.

En cada visita de seguimiento, si la DMAE húmeda de una persona se consideraba inactiva, el tiempo entre visitas se prolongaba dos semanas. Si ese intervalo podía aumentarse con seguridad a 12 semanas, se interrumpía el tratamiento y la persona era controlada por médicos sin tratamiento.

Las personas que mantuvieron una visión estable y no necesitaron una inyección ocular durante al menos 30 semanas se consideraron «destetadas» del tratamiento.

Tras el análisis, el equipo de investigación informó de que el 50% de las personas tratadas con aflibercept se consideraron retiradas del tratamiento tras un periodo de un año, en comparación con el 27% de las personas tratadas con bevacizumab.

En el caso de las personas que seguían necesitando inyecciones, los intervalos entre ellas eran un 44% más largos en las tratadas con aflibercept que en las tratadas con bevacizumab.

«Estudios anteriores han sugerido que el aflibercept puede tener algunas ventajas sobre el bevacizumab para el tratamiento de la DMAE húmeda», dijo Sodhi. «En comparación con el bevacizumab, el aflibercept dura más -lo que permite intervalos más largos entre tratamientos- y parece ser más eficaz para reducir el líquido cuando se utiliza el mismo intervalo de tratamiento.»

«Sin embargo, estas diferencias son modestas y aún se debate si justifican el coste entre 10 y 20 veces superior de aflibercept en comparación con bevacizumab», añadió.

Próximos pasos de la investigación

Medical News Today también habló con el Dr. Thomas Hanscom, oftalmólogo y especialista en retina del Providence Saint John’s Health Center de California, que no participó en esta investigación.

Dijo que está totalmente de acuerdo con el punto subyacente de la investigación, que es que aflibercept es un fármaco superior en comparación con bevacizumab.

«Se trata de una batalla antigua, porque tanto el bevacizumab como el aflibercept llevan 10 años en el mercado», afirma Hanscom. «El siguiente paso es realmente una mayor recopilación de datos sobre la próxima generación. Hay un nuevo fármaco llamado Vabysmo, que es FaricimabTrusted Source fabricado por Genentech, que ya ha demostrado tener una duración de efecto superior al aflibercept.»

Sin embargo, expresó su preocupación por algunas cuestiones estructurales del estudio y por el término «destete».

«Destete suena bien – eso es lo que todo el mundo quiere, que la gente deje de recibir estas inyecciones», explicó Hanscom. «Si nos fijamos en las demás publicaciones importantes sobre esta enfermedad, nadie utiliza nunca la palabra destete».

«En un párrafo (los autores del estudio) definen el destete como no necesitar tratamiento durante 30 semanas; eso no es realmente destete», continuó. «Eso es decir que me voy a inyectar cada 30 semanas, que es mejor que cada dos meses. Así que la definición del término destete es vaga».

«Hay una minoría -el 10 por ciento o el 20 por ciento- que al cabo de los años, sobre todo cuando el paciente llega a una edad muy avanzada, normalmente más de 90 años, algunas de esas personas parecen necesitar muchas menos inyecciones», añadió Hanscom. «Pero decir que el 43 por ciento de las personas en aflibercept puede ser destetado está muy fuera de la literatura normal».

Abril 21/2023 (MedicalNewsToday) – Tomado de Health News https://www.medicalnewstoday.com/articles/one-of-two-widely-used-macular-degeneration-drugs-outperforming-other-at-weaning-patients-off-treatment-at-one-year Copyright 2023 Healthline Media UK Ltd, Brighton, UK.

Traducción realizada con la versión gratuita del traductor www.DeepL.com/Translator

Investigadores de la Universidad de Finlandia Oriental, la Universidad de Turku y la Universidad de Tampere han desarrollado un método basado en inteligencia artificial para la tinción virtual de muestras de tejido histopatológico como parte del consorcio nórdico ABCAP. La tinción química ha sido la piedra angular del estudio de la histopatología durante más de un siglo y se aplica ampliamente, por ejemplo, en el diagnóstico del cáncer.

«La tinción química hace visible la morfología de las secciones de tejido casi transparentes y de bajo contraste. Sin ella, analizar la morfología de los tejidos es casi imposible para la visión humana. La tinción química es irreversible y, en la mayoría de los casos, impide utilizar la misma muestra para otros experimentos o mediciones», explica la investigadora universitaria y vicedirectora del Instituto de Biomedicina de la Universidad de Finlandia Oriental Leena Latonen, que dirigió la parte experimental del estudio.

El método de inteligencia artificial desarrollado en este estudio produce imágenes computacionales que se asemejan mucho a las producidas por el proceso real de tinción química. Esta imagen teñida virtualmente puede utilizarse para inspeccionar la morfología de los tejidos. La tinción virtual reduce tanto la carga química como el trabajo manual necesario para el procesamiento de las muestras, al tiempo que permite utilizar el tejido para otros fines distintos de la propia tinción.

El punto fuerte del método de tinción virtual propuesto es que no requiere ningún hardware o infraestructura especial más allá de un microscopio óptico normal y un ordenador adecuado.

«Los resultados son muy aplicables. Quedan muchos temas por investigar y los métodos computacionales aún pueden mejorarse. Sin embargo, ya podemos vislumbrar varias áreas de aplicación en las que la tinción virtual puede tener un gran impacto en la histopatología», afirma el profesor asociado Pekka Ruusuvuori, de la Universidad de Turku, que dirigió la parte computacional del estudio.

Investigación pionera con financiación internacional

Uno de los factores clave que hicieron posible el estudio fue la financiación del consorcio obtenida de la convocatoria transnacional conjunta ERAPerMed. El consorcio ABCAP está formado por grupos de investigación nórdicos que desarrollan diagnósticos del cáncer de mama basados en inteligencia artificial con vistas a la medicina personalizada, y está financiado por ERAPerMed, la Unión Nórdica del Cáncer y la Academia de Finlandia. Tanto Latonen como Ruusuvuori dirigen sus propios subproyectos.

«Esta investigación es verdaderamente interdisciplinar. Sin la financiación del consorcio, sería muy difícil encontrar recursos suficientes tanto para el trabajo experimental de laboratorio como para el esfuerzo computacional que permiten estudios como éste», reconocen Ruusuvuori y Latonen.

Esta investigación interdisciplinar se basa en conocimientos de biología tisular, procesos histológicos, informática de bioimágenes e inteligencia artificial. La primera parte del estudio en dos fases se centró en la optimización de los pasos de procesamiento de muestras de tejidos y obtención de imágenes, y corrió a cargo de la investigadora doctoral Sonja Koivukoski, de la Universidad de Finlandia Oriental. La evaluación sistemática de la viabilidad histológica fue un componente único del estudio.

«El desarrollo de métodos computacionales mediante inteligencia artificial carece a menudo de una evaluación adecuada de la viabilidad desde la perspectiva del usuario final. Esto puede llevar a que se desarrollen y publiquen métodos que finalmente no se utilizan realmente en la práctica. Por tanto, es especialmente importante combinar los conocimientos computacionales y los basados en el dominio ya en la fase de desarrollo, como se hizo en nuestro estudio», afirman Latonen y Koivukoski.

Gran potencial de los métodos computacionales

Las redes neuronales profundas que aprenden a partir de grandes volúmenes de datos han transformado rápidamente el campo del análisis biomédico de imágenes. Además de las tareas tradicionales de análisis de imágenes, como su interpretación, estos métodos también son muy adecuados para las transformaciones de imagen a imagen. La tinción virtual es un ejemplo de este tipo de tareas, como se demostró con éxito en las dos partes publicadas del trabajo. La segunda parte se centró en la optimización de la tinción virtual basada en redes neuronales generativas adversariales, con el investigador doctoral Umair Khan, de la Universidad de Turku, como desarrollador principal.

«Las redes neuronales profundas son capaces de rendir a un nivel que no éramos capaces de imaginar hace un tiempo. La tinción virtual basada en inteligencia artificial puede tener un gran impacto hacia un procesamiento de muestras más eficiente en histopatología», afirma Khan.

Además de los algoritmos de inteligencia artificial, la clave del éxito fue la disponibilidad de servicios informáticos de alto rendimiento a través del CSC.

«En Finlandia tenemos una infraestructura excelente para la computación paralela de alto rendimiento. Una investigación de alta carga computacional como ésta no sería posible sin la capacidad que ofrece el CSC», afirma Ruusuvuori.

Los resultados del estudio se publicaron en dos revistas internacionales revisadas por pares, Laboratory Investigation y Patterns.

Abril 14/2023 (EurekAlert!) – Tomado de la Selección de Medicine and Health. Copyright 2023 by the American Association for the Advancement of Science (AAAS). Traducido al español por DeepL Traductor. Copyright 2023 DeepL.