El sistema inmune: Rompiendo la caja negra

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Profesor Shai Shen Orr

Tecnología desarrollada en el Technion (Instituto de Tecnología de Israel), proporcionará a la comunidad científica nuevas herramientas para obtener una comprensión integral de la actividad del sistema inmune.

La tecnología que los investigadores denominaron immuneXpresso proporcionará a la comunidad científica herramientas innovadoras para obtener una comprensión profunda del sistema inmune en la salud y la enfermedad. Escanea millones de publicaciones científicas y mapea los perfiles inmunes de la enfermedad.

Estos mapas, que ya han identificado interacciones biológicas previamente desconocidas, permitirán el desarrollo de terapias inmunocéntricas personalizadas.

La medicina contemporánea ha avanzado a un ritmo vertiginoso; la esperanza de vida se duplicó entre mediados del siglo XIX y finales del siglo XX, las vacunas redujeron drásticamente las tasas de mortalidad entre lactantes y niños y, en las últimas dos décadas, se introdujeron innovadoras tecnologías relacionadas con el sistema inmunológico en las prácticas clínicas. Dichas tecnologías han mejorado drásticamente nuestra capacidad para tratar enfermedades, particularmente el cáncer, mediante la manipulación del sistema inmunitario.

En la última década, la comunidad científica ha desarrollado herramientas innovadoras para la medición precisa y amplia de células, proteínas y genes, entre otros. Estas herramientas proporcionan una gran cantidad de información y, por lo tanto, el desafío actual, en el que se centra la publicación, es analizar la información.

“Los investigadores y los médicos, por más experimentados y excepcionales que sean, se especializan en un espectro estrecho del mundo médico”, dijo el profesor Shain Shen-Orr de la Facultad de Medicina de Rappaport. El modelo proporciona, por primera vez, una visión fascinante del sistema en general, una mejor comprensión de la información disponible y sus limitaciones, la interpretación automática de datos y la generación sistemática de nuevas hipótesis.

Los investigadores de Technion desarrollaron la tecnología que escanea la literatura científica de ciencias de la vida y genera una imagen global y de alta resolución de la red de interacciones entre las células inmunitarias y el cuerpo humano, a través de miles de enfermedades. El sistema immuneXpresso es un paso gigantesco hacia la obtención de una visión inmune-céntrica de las enfermedades.

En este contexto, immuneXpresso fue programado para escanear la base de datos de PubMed, que, hasta la fecha, contiene 16 millones de publicaciones. El estudio se centró en moléculas llamadas “citocinas”, proteínas que permiten que las células inmunes envíen mensajes a las células y tejidos de todo el cuerpo. Esta novedosa tecnología permite a los investigadores generar un mapa computarizado y detallado de las conexiones entre 340 tipos de células y 140 tipos de citocinas en miles de enfermedades, una base de conocimiento novedosa y sin precedentes en términos de resolución y amplitud. Este proceso proporciona una imagen global de la red de interacciones entre las células inmunitarias y los patrones de acumulación de conocimiento científico a lo largo del tiempo.

Además de mapear los factores conocidos, el enfoque analítico descrito en el documento permitió la predicción de cientos de nuevas interacciones biológicas, que no han sido identificadas o informadas hasta ahora. También por primera vez en la historia, los investigadores mapearon los perfiles inmunológicos de varias enfermedades y las enfermedades agrupadas con éxito en base a la similitud entre sus “mapas de enfermedades”, que presentan los vínculos entre el estado médico y el estado inmune. Estos “grupos de enfermedades” proporcionan un mapa de ruta único para identificar disfunciones inmunitarias en varios estados de enfermedad.

Este logro permitirá nuevas indicaciones para la designación de terapias farmacéuticas existentes, que se espera sean capaces de prevenir o embotar. “Para traducir esta información a la medicina personalizada”, dijo el Prof. Shen-Orr, “planeamos vincularlo con el perfil inmune del paciente, con la clara comprensión de que el sistema inmune varía entre las personas y con el tiempo dentro de la misma persona.

Si logramos monitorear este sistema, como monitoreamos por ejemplo, la actividad cardíaca, podremos proporcionar intervenciones médicas personalizadas, precisas y basadas en el conocimiento”.

El Prof. Shen-Orr proyecta que immuneXpresso proporcionE un empuje significativo al aspecto interpretativo, dado que es una plataforma para mapear y estandarizar datos existentes, lo que permite la vinculación entre la literatura científica y los datos experimentales.

El laboratorio de Shen-Orr es un espacio interdisciplinario que reúne a investigadores de origen computacional con científicos biológicos. Él mismo ejemplifica la integración de diversas disciplinas: completó su licenciatura en Sistemas de Información en Ingeniería Industrial y Gestión y Ciencias de la Computación en el Technion, su maestría en bioinformática – aplicación de bases de datos de información y herramientas computacionales para la investigación biológica y médica – en el Weizmann Instituto de Ciencias, su doctorado en Biología del Desarrollo en la Universidad de Harvard y un postdoctorado en Informática Biomédica e Inmunología en Stanford.

En 2011, regresó al Technion como miembro de la facultad de la Facultad de Medicina Rappaport y ahora es el director del Laboratorio de Inmunología de Sistemas y Medicina Personalizada. La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud (NIH) e involucró años de tiempo invertido. El desarrollo comercial de la tecnología immuneXpresso está actualmente en curso en CytoReason, una compañía que está construyendo un modelo de aprendizaje automático del sistema inmune y desplegándolo para potenciar el desarrollo de fármacos y la medicina de precisión.
Fuente: Technion: Instituto Israelí de Tecnología.

 

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