El perfil inmunológico 'será una revolución en la medicina', dice el profesor Adrian Liston del Instituto Babraham

Se avecina una revolución en la medicina.

Podría ayudar al diagnóstico de enfermedades, guiar la forma en que se trata a los pacientes e informar el descubrimiento de nuevas terapias.

El perfil inmunológico busca explicar cómo las propias defensas de nuestro cuerpo se ven afectadas y responden a la enfermedad.

En el Instituto Babraham, el profesor Adrian Liston está trabajando en la traducción de esta técnica del laboratorio a la clínica.

"El perfil inmunológico es mucho más poderoso que los datos genómicos, pero es mucho más fácil obtener datos genómicos", le dice al Cambridge Independent. "Puede tomar sangre, enviarla durante la noche y secuenciarla fuera del sitio. No estamos en esa etapa con los datos del sistema inmunitario".

"Pero cuanto más sabemos sobre diferentes enfermedades, más nos damos cuenta de que hay componentes inflamatorios o inmunomediados.

"Puede ser una revolución en la medicina. Una vez que se establezca la infraestructura y los hospitales realicen el análisis de forma rutinaria, veremos una explosión en la utilidad. En este momento, es solo una herramienta de investigación".

El profesor Liston ha estado liderando el trabajo en las organizaciones de investigación belgas VIB, KU Leuven y UZ Leuven para aplicar algoritmos de aprendizaje automático a los datos del sistema inmunitario que podrían permitir el diagnóstico de la artritis juvenil con un simple análisis de sangre.

Los hallazgos, publicados en Annals of the Rheumatic Diseases, también podrían usarse para predecir qué pacientes responderían mejor a las diferentes opciones de tratamiento.

"El objetivo del estudio es ver si la firma inmunológica, algo que se puede detectar en la sangre, se puede usar para mostrar que alguien tiene artritis. Este es el primer paso para poder usar biomarcadores en sangre en lugar de síntomas clínicos. ", explica el profesor Liston.

La artritis idiopática juvenil es la enfermedad reumática más común en los niños, pero un paciente joven puede enfrentar un largo camino hacia un diagnóstico adecuado, ya que la afección se presenta en diferentes formas y gravedades.

Una vez que un médico de cabecera haya reconocido que el caso implica algo más que 'dolores de crecimiento', el paciente será enviado al departamento de pediatría de un hospital para descartar otras causas antes de ver a un reumatólogo especialista. Puede llevar otros seis meses comprender qué subtipo de artritis tiene el paciente y luego más tiempo para probar diferentes vías de tratamiento.

"Si pudiera diagnosticar la artritis juvenil con un análisis de sangre en la prueba del médico de cabecera, podría llevar a los pacientes a un reumatólogo pediátrico más rápido", dice el profesor Liston.

"La otra ventaja de conocer los datos de la firma sanguínea del paciente es que puede informar sobre los mecanismos de cómo el sistema inmunitario ataca las articulaciones.

"No es una enfermedad muy bien entendida y la primera parte de entenderla es ver qué está mal en el sistema inmunológico".

Los investigadores en Bélgica recolectaron muestras de sangre de más de 100 niños, dos tercios de los cuales tenían artritis juvenil. Continuando con el análisis en Babraham, el equipo estudió con un detalle sin precedentes los niveles de cada tipo de glóbulo blanco, que son fundamentales para nuestra respuesta inmunitaria.

Actuando como nuestro ejército permanente, los glóbulos blancos, o leucocitos, nos defienden contra bacterias, virus y hongos, descomponiéndolos, uniéndose a ellos o destruyéndolos. Producen anticuerpos, destruyen células cancerosas y otros parásitos y forman parte de nuestra respuesta alérgica.

Si bien a menudo se agrupan en cinco categorías amplias, de hecho hay alrededor de 100 tipos de glóbulos blancos y cada uno se analizó en este estudio.

"Una clínica puede hacer un recuento de glóbulos blancos, pero no dice nada sobre cuáles de esos tipos diferentes son más o menos comunes", dice el profesor Liston. "Medimos los números de cada tipo y tratamos de ver cuáles estaban arriba o abajo, y cuáles respondieron al tratamiento.

"Tomamos la información y la ejecutamos a través de un algoritmo de aprendizaje automático. El programa que creas comienza sin conocimiento. Es un enfoque de fuerza bruta. Puede enfocarse en cuatro parámetros, luego en los siguientes cuatro, y lo hace millones de veces. se entrena a si mismo.

"Tomas el algoritmo y le aplicas ingeniería inversa, calculando qué factores estaba usando. Podría estar usando los 100, pero aquí encontró que cuatro o cinco son importantes y los otros 90 o más no son tan importantes. Esto es importante porque esto El nivel de análisis está más allá de lo que la mayoría de los hospitales podrían hacer. No pueden analizar 100 tipos de células. Pero pueden analizar tres o cuatro".

La prueba demostró una precisión del 90 por ciento en el diagnóstico de la artritis juvenil.

"Este resultado es una demostración de prueba de principio de que el fenotipado inmunológico combinado con el aprendizaje automático tiene un gran potencial para diagnosticar diferentes formas de artritis juvenil al principio del curso de la enfermedad", dice el profesor Liston.

Se necesitaría un estudio de replicación antes de que una empresa pudiera desarrollar y comercializar el sistema, pero el profesor Liston cree que el mayor beneficio de este enfoque podría ser proporcionar un pronóstico para los pacientes, en lugar de un diagnóstico, para mejorar la selección de pacientes para tratamientos específicos o ensayos clínicos.

“Si se sabe que un paciente tiene una forma muy agresiva antes, puedes empezar con un tratamiento agresivo antes y le vas a ahorrar dolores”, explica.

"Nuestro estudio fue transversal, tomando a los pacientes en un punto de tiempo. Si hiciéramos lo mismo longitudinalmente con los pacientes que ingresaron antes y después del tratamiento, podríamos comenzar a comprender cómo se debe tratar a cada paciente de una manera específica de acuerdo con su firma inmunológica ."

Este enfoque pionero también podría utilizarse para proporcionar biomarcadores de otras enfermedades o predecir cómo responderán los pacientes a los tratamientos, lo que contribuiría al impulso hacia la medicina personalizada.

"Esta es la primera vez que se utiliza el aprendizaje automático en la inmunología de la sangre", dice el profesor Liston. "Estamos buscando activamente esto en otras enfermedades inmunológicas, en cánceres y en respuesta adversa a tratamientos inmunológicos.

"Creo que comenzaremos a ver muchos perfiles inmunológicos y aprendizaje automático en el futuro".

Un análisis completo de los miles de millones de células en nuestro sistema inmunológico aún está lejos, aunque los científicos están probando varios enfoques. Se predice que la catalogación de todas las partes producirá 100 mil millones de veces más datos que el Proyecto Genoma Humano.

Actualmente, fuera de las clínicas de investigación especializadas, hay pocos análisis de los sistemas inmunológicos de los pacientes.

"Una de las razones clave es cómo se analizan los datos", dice el profesor Liston. "El análisis del tratamiento de la muestra no se ha simplificado a un nivel en el que se convierta en un diagnóstico robusto y barato. Esto es algo en lo que estamos trabajando activamente: ¿cómo podemos hacer que esto sea simple, rápido y reproducible hasta el punto en que las clínicas comiencen a adoptarlo? ?"

Un área en la que la inmunología ha tenido un gran impacto es en el tratamiento del cáncer.

Las terapias de bloqueo de puntos de control están diseñadas para eliminar los frenos del sistema inmunitario que aplican los tumores, liberando toda la fuerza de las propias defensas del cuerpo sobre el cáncer.

Pero las terapias son muy costosas, no funcionan para todos los pacientes y pueden causar reacciones adversas.

El profesor Liston cree que el perfil inmunológico podría mejorar en gran medida nuestro uso de tales tratamientos.

“Los tratamientos de inmunoncología se basan en descubrimientos inmunológicos de hace 10 o 15 años. En cierto modo, es tecnología antigua”, señala. "Esta es un área clave en la que debemos comprender quién debe recibir estas terapias de bloqueo inmunológico.

"Por el momento estamos administrando estos tratamientos a ciegas porque evaluamos el sistema inmunitario de los pacientes de manera muy cruda. Podría ser mucho más sofisticado, lo que significa que estaríamos apuntando a los pacientes correctos y reduciríamos el riesgo de efectos adversos. ser una enorme ventaja".

También ha habido entusiasmo por la perspectiva de las vacunas contra el cáncer.

En el caso del cáncer de cuello uterino, la vacunación infantil que ahora se les da a las niñas en este país debería erradicar el tipo causado por el virus del papiloma humano (VPH).

Pero hay relativamente pocos cánceres causados ​​por virus o bacterias, por lo que la mayoría de las "vacunas" contra el cáncer son en realidad "refuerzos" del sistema inmunitario que se administran después del diagnóstico. El éxito, sin embargo, ha sido limitado.

"El problema es que el cáncer tiene estos puntos de control que detienen una respuesta inmunitaria. Es por eso que la terapia de puntos de control funciona tan bien: está eliminando ese punto de control.

"En el futuro, creo que podríamos ver una combinación de vacunas contra el cáncer y terapias de bloqueo de puntos de control", predice el profesor Liston. "Eso será un impulso para el sistema inmunológico y al mismo tiempo estás quitando los frenos".

Mientras mantiene los vínculos con su laboratorio y sus estudiantes en Bélgica, el profesor Liston ahora trabaja en Babraham, donde mejorar la predicción de las respuestas adversas a la terapia de bloqueo del punto de control inmunitario es uno de varios objetivos.

"En mi trabajo con pacientes, la atención se centra en la enfermedad de Alzheimer. ¿Podemos predecir la aparición de la enfermedad de Alzheimer de la misma manera que podemos diagnosticar la artritis juvenil?

"Parece que puede haber un papel inmunológico en algunas de estas enfermedades neurodegenerativas, lo que significa que podríamos detectarlas con un análisis de sangre", dijo.

"Y, de manera más general, nos gustaría trabajar para llevar el análisis inmunológico a la clínica, convirtiéndolo en una herramienta de rutina no solo para la investigación".

Gran parte de su tiempo también se dedicará a ayudarnos a comprender mejor el funcionamiento de nuestro sistema inmunológico.

"Estoy interesado en lo que hacen las células cuando salen de la sangre y entran en los tejidos. Es una parte oculta de la inmunología", dice. "Trabajamos con la sangre porque está disponible, pero muy pocas infecciones son realmente transmitidas por la sangre.

"La gran mayoría de infecciones, enfermedades y respuestas autoinmunes o enfermedades inflamatorias se encuentran en los tejidos. Y, sin embargo, no sabemos realmente qué está sucediendo allí".

"Aquí tienes que entrar en un sistema basado en ratones. En los humanos es muy difícil acceder a los tejidos, por supuesto".

"Estamos tratando de reinventar la inmunología desde cero a nivel de tejido, en lugar de a nivel de la sangre".

Leer más

Esperanzas de una vacuna contra la gripe más eficaz después del descubrimiento del Instituto Babraham

Cómo el estudio de los gusanos nematodos del Instituto Babraham puede ayudarnos a comprender el envejecimiento humano

Cómo Wolf Reik está desentrañando el otro conjunto de instrucciones de la vida en el Instituto Babraham

El Dr. Rahul Roychoudhuri del Instituto Babraham habla sobre cómo despertar el sistema inmunitario para vencer al cáncer

Secretos del gen supresor de tumores descubiertos por científicos del Instituto Babraham y AstraZeneca