Unos gemelos digitales encefálicos transforman el tratamiento de las enfermedades neurodegenerativas
Se espera que aumente la prevalencia de trastornos neurodegenerativos como las enfermedades de Alzheimer y Parkinson, junto con los costes sanitarios asociados. El diagnóstico precoz representa un reto importante, al igual que la patología variable, que impide tratamientos eficaces y requiere diagnósticos e intervenciones individualizados.
Un entorno virtual de investigación de enfermedades neurodegenerativas
El equipo del proyecto VirtualBrainCloud, financiado con fondos europeos, aspiraba a crear una tecnología de medicina personalizada basada en un entorno en la nube que ofreciera acceso a datos clínicos multidisciplinares y simulación encefálica para la toma de decisiones. Incorpora múltiples plataformas y herramientas desarrolladas, por ejemplo, durante las iniciativas Human Brain Project y IMI-AETIONOMY. «La idea era proporcionar herramientas para integrar los datos sanitarios de pacientes individuales en gemelos digitales y realizar simulaciones de estos gemelos en un entorno protegido», explica Petra Ritter, coordinadora del proyecto y catedrática de Neurociencia en el hospital universitario de Berlín Charité (Alemania). VirtualBrainCloud forma parte de la Nube Europea de la Ciencia Abierta (EOSC), una iniciativa paneuropea diseñada para alojar y procesar datos de investigación en apoyo de la ciencia de la Unión Europea (UE). La EOSC proporciona el entorno, las herramientas y los servicios necesarios para que la comunidad científica publique y analice datos con fines de investigación.
Simulación de todo el encéfalo y diagnóstico personalizado
El equipo de VirtualBrainCloud se propuso revolucionar el campo de la neurodegeneración aprovechando la potencia de los datos masivos y la informática de alto rendimiento. Investigadores y médicos analizaron datos multiómicos y de neuroimagen para determinar su rendimiento predictivo y su viabilidad clínica. Junto con criterios rigurosos para la clasificación de pacientes basada en biomarcadores, estos datos se integraron en modelos de progresión de la enfermedad y de redes encefálicas. «Aplicando algoritmos de clasificación de aprendizaje automático a los datos inferidos por simulación de gemelos digitales es posible identificar nuevos mecanismos de enfermedad o predecir su trayectoria», explica Ritter. Un objetivo principal era simular avatares encefálicos que contuvieran la estructura y las redes de pacientes individuales para obtener una visión fundamental de cómo funciona el encéfalo y genera funciones. Las simulaciones de VirtualBrainCloud mejoraron el valor diagnóstico de las características clínicas empíricas, lo que condujo a una mejor clasificación de los pacientes con diferentes estadios de neurodegeneración. Según Ritter: «La plataforma VirtualBrainCloud también ofrece un sistema de recomendaciones para reducir el riesgo de demencia». Además, se utilizó la plataforma VirtualBrainCloud para simular virtualmente la estimulación cerebral profunda (ECP), una técnica de neuromodulación que se ha utilizado como tratamiento de muchos trastornos neurológicos, entre ellos la enfermedad de Parkinson. La plataforma ofrecía una simulación multiescala sobre el resultado de la ECP, lo que sugiere que, tras su validación, podría servir como modelo previo a la cirugía invasiva de ECP.
Cumplimiento de la legislación de la UE en materia de protección de datos personales
El consorcio implicó a pacientes, sociedad y responsables políticos en el desarrollo de la plataforma VirtualBrainCloud. Garantizaron que los datos sanitarios sensibles, incluidos los resultados de neuroimágenes y modelización encefálica, cumplieran las directrices del Reglamento General de Protección de Datos (RGPD) de la UE. En general, en el proyecto se abordó la actual falta de infraestructuras digitales de datos de investigación que ofrezcan flexibilidad a los equipos de investigación para procesar de forma colaborativa datos sensibles de forma privada en entornos informáticos aislados y crear sus propios flujos de trabajo de procesamiento. Se espera que la implantación con éxito de la plataforma de simulación encefálica basada en la nube sirva de apoyo a diagnósticos y tratamientos personalizados en trastornos neurodegenerativos. Al mismo tiempo, su valor predictivo fomentará la prevención y mejorará la calidad de la asistencia, lo que contribuirá a un sistema sanitario europeo más sostenible.
Palabras clave
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