Detectan el párkinson en moléculas del ojo con inteligencia artificial

Un equipo internacional de científicos ha detectado proteínas asociadas con la enfermedad de Parkinson en células del ojo empleando una técnica de inteligencia artificial (IA) que desarrollaron para estudiar el líquido ocular y que les ha permitido medir el envejecimiento de los ojos, lo que abre nuevas posibilidades para el tratamiento de un gran número de enfermedades oculares.

En el estudio han participado investigadores de Stanford Medicine que tras observar casi 6.000 proteínas en este líquido descubrieron que pueden utilizar 26 de ellas para predecir el envejecimiento. Mediante el uso de inteligencia artificial, desarrollaron un “reloj del envejecimiento ocular”, que indica cuales son las proteínas que aceleran el envejecimiento en cada enfermedad y revela nuevos objetivos potenciales a los que dirigir las terapias.

El reloj reveló que enfermedades como la retinopatía diabética y la uveítis provocan un envejecimiento acelerado en tipos de células específicas, en concreto, en células vasculares en la retinopatía diabética en etapa avanzada, en células de la retina en la retinitis pigmentosa y en células inmunes en la uveítis. Además, también detectaron proteínas asociadas con el párkinson dentro del líquido ocular, lo que, afirman, podría ayudar a diagnosticar el párkinson en una fase temprana.

“A nivel molecular los pacientes presentan manifestaciones diferentes, incluso con la misma enfermedad. Con una huella molecular como la que hemos desarrollado podríamos elegir medicamentos que funcionen para cada paciente”

“Esta es una de las mejores conexiones jamás establecidas que sugiere que la enfermedad desencadena un envejecimiento acelerado”, ha declarado el Dr. Vinit Mahajan, profesor de oftalmología y autor principal del estudio, que se ha publicado en Cell. Los investigadores pretenden aplicar el método del reloj a otros fluidos corporales para desarrollar fármacos más eficaces para diferentes enfermedades.

Mahajan y su equipo desarrollaron la técnica TEMPO, o rastreo de la expresión de múltiples orígenes de proteínas, que permite a los científicos comprender el origen celular de las proteínas que provocan enfermedades con la esperanza de desarrollar nuevos tratamientos médicos personalizados con la capacidad de atacar a esas células patológicas.

“El primer paso para desarrollar cualquier tipo de terapia exitosa es comprender las moléculas”, explica Mahajan. “A nivel molecular los pacientes presentan manifestaciones diferentes, incluso con la misma enfermedad. Con una huella molecular como la que hemos desarrollado podríamos elegir medicamentos que funcionen para cada paciente”.

Enfermedades asociadas con un envejecimiento molecular significativo

Los investigadores analizaron biopsias líquidas tomadas del humor acuoso (líquido entre el cristalino y la córnea) mientras los pacientes permanecían anestesiados localmente durante la cirugía, con el objetivo de comprender mejor qué procesos celulares contribuyen a la aparición de diversas enfermedades oculares.

El líquido se recogió en pacientes con tres tipos de enfermedades oculares: retinopatía diabética, que se caracteriza por fugas en los vasos sanguíneos del ojo que provocan la pérdida de la visión; retinitis pigmentosa, que hace que las células sensibles a la luz en la parte posterior del ojo se descompongan; y uveítis, inflamación dentro del ojo.

Utilizando líquido ocular de 46 pacientes sanos, Mahajan y su equipo entrenaron un algoritmo de inteligencia artificial para predecir la edad del paciente. Luego incluyeron en el algoritmo con las 5.953 proteínas presentes en el líquido para ver si un subconjunto de estas proteínas podía predecir la edad del paciente e identificaron 26 que podían hacerlo cuando se usaban en grupo.

Al comparar el líquido ocular enfermo con el líquido sano, encontraron que los pacientes con ojos enfermos tenían proteínas que indicaban una mayor edad: 12 años mayor en pacientes con retinopatía diabética en etapa temprana, 31 años en aquellos con retinopatía diabética en etapa tardía, 16 años en pacientes con retinitis pigmentosa y 29 años en pacientes con uveítis.

El modelo pudo predecir con precisión la edad de los ojos sanos y demostró que las enfermedades estaban asociadas con un envejecimiento molecular significativo. En el caso de la retinopatía diabética, el grado de envejecimiento se incrementó con la progresión de la enfermedad y se aceleró hasta 30 años en las personas que padecían retinopatía diabética grave (proliferativa).

Los investigadores también detectaron varias proteínas asociadas con la enfermedad de Parkinson. Estas proteínas generalmente se identifican post-mortem y los métodos de diagnóstico disponibles no son capaces de detectarlas, por lo que la detección de estos marcadores en el líquido ocular podría permitir un diagnóstico precoz del párkinson y un seguimiento terapéutico de los pacientes.

Tratamiento dirigido a células que envejecen prematuramente

También comprobaron que algunas células que suelen ser el objetivo del tratamiento no son las más implicadas en la enfermedad, lo que indica la necesidad de reevaluar las terapias. Por ejemplo, los medicamentos para la diabetes normalmente se dirigen a las células de los vasos sanguíneos porque se vuelven permeables con la enfermedad, pero encontraron un gran aumento de proteínas desde la retinopatía diabética sana, hasta la etapa avanzada de la retinopatía diabética, en los macrófagos, una célula inmune que elimina las células muertas.

También descubrieron que algunas células habían mostrado un envejecimiento acelerado antes de que aparecieran los síntomas. El tratamiento temprano de la vía molecular, dijo Mahajan, podría prevenir el daño de la enfermedad antes de que se vuelva irreparable. Según el experto dirigir las terapias tanto a las células envejecidas, como a las enfermas, podría mejorar la efectividad del tratamiento, porque las dos parecen actuar por separado, pero simultáneamente, para dañar el ojo.