La forma en que las células interactúan entre sí dentro de los tejidos humanos es esencial para comprender la salud y la enfermedad. El reciente estudio publicado en Nature Genetics, el 18 de marzo de 2025, presenta un avance notable en este campo: NicheCompass, un modelo de inteligencia artificial desarrollado por investigadores del Wellcome Sanger Institute, el Instituto de Inteligencia Artificial para la Salud en Helmholtz Munich, y la Universidad de Würzburg. Esta herramienta permite analizar millones de células de forma rápida y precisa, identificando cómo se organizan, se comunican y responden a los cambios en el entorno celular, con aplicaciones potenciales en la medicina personalizada.
La inteligencia artificial está transformando el análisis celular en medicina con una herramienta capaz de visualizar cómo se comunican las células dentro de los tejidos humanos. Este desarrollo permite mapear en detalle las llamadas “redes sociales celulares” y predecir alteraciones clave vinculadas a enfermedades como el cáncer.
Por primera vez, los investigadores lograron integrar millones de datos sobre el comportamiento celular en su entorno. Esta capacidad de analizar con precisión la arquitectura celular en tiempo récord—menos de una hora por paciente—abre la puerta a terapias dirigidas más efectivas, especialmente en tumores como el de mama o pulmón. El avance representa un paso crucial hacia una medicina de precisión más eficiente, adaptada a las características celulares específicas de cada paciente.
¿Cómo funciona esta innovadora herramienta?
NicheCompass se basa en un modelo de aprendizaje profundo que analiza los patrones de comunicación entre células, entendiendo las relaciones que establecen a partir de sus características genéticas y espaciales. A diferencia de otros métodos, este sistema reconoce barrios celulares, es decir, comunidades formadas por células con funciones interconectadas dentro del tejido.
El sistema combina datos genómicos espaciales a nivel de célula individual, considerando qué tipos celulares están presentes, dónde se ubican y cómo interactúan. Luego, genera mapas interpretables que ayudan a los investigadores a hacer preguntas clínicas relevantes, como: ¿qué tipo de células inmunitarias están activas alrededor de un tumor?, ¿cómo cambia el microambiente celular en diferentes pacientes?
«NicheCompass supone un salto significativo, ya que aprovecha la potencia de la IA pero también ofrece interpretabilidad, lo que permite a investigadores y médicos plantearse preguntas sobre sus datos y comprender y tratar mejor las enfermedades,» dijo Sebastian Birk, primer autor en el Instituto de Inteligencia Artificial para la Salud, Helmholtz de Múnich y el Instituto Wellcome Sanger.
Aplicaciones en cáncer de pulmón y cáncer de mama
En el estudio, el equipo utilizó el modelo con datos de 10 pacientes con cáncer de pulmón, identificando patrones compartidos y diferencias individuales que podrían explicar por qué algunos tumores responden mejor a ciertos tratamientos. Al integrar estas variaciones, la herramienta permite identificar dianas terapéuticas y rutas moleculares específicas.
De igual forma, aplicaron el modelo a tejidos de cáncer de mama, demostrando que la IA puede adaptarse a diferentes tipos de cáncer y aportar conocimiento sobre las dinámicas del microambiente tumoral. En ambos casos, la herramienta logró procesar millones de células y generar resultados interpretables en menos de una hora.
«Utilizando NicheCompass, pudimos ver las diferencias en la forma en que las células inmunitarias interactúan con los tumores de cáncer de pulmón en los pacientes. Esta aplicación en el mundo real no solo descubrió nueva información que se suma a nuestra comprensión colectiva del cáncer, sino que también puso de relieve a un paciente cuyo cáncer interactuaba con el sistema inmunitario de forma diferente», dijo el Dr. Carlos Talavera-López, coautor principal en la Universidad de Würzburg.
Hacia una medicina personalizada más eficaz
Uno de los principales aportes del modelo es su capacidad de adaptarse a nuevos datos. Los investigadores explican que los médicos podrían integrar la información de nuevos pacientes para generar, en cuestión de minutos, un mapa personalizado del entorno celular del tumor. Este avance podría guiar decisiones terapéuticas más precisas, anticipar la eficacia de tratamientos y diseñar planes individualizados según las características celulares del paciente.
El equipo también aplicó NicheCompass en un atlas espacial del cerebro de ratón con 8.4 millones de células. Con esto lograron identificar regiones cerebrales completas y sus componentes celulares. Lo cual apunta a un potencial más allá del cáncer, ampliando su uso a otras áreas como neurología, inmunología y biología del desarrollo.
Una herramienta abierta al servicio de la ciencia médica
NicheCompass se presenta como una plataforma abierta y accesible, con el potencial de integrarse en proyectos internacionales como el Human Cell Atlas. Esta colaboración global busca crear un mapa completo del cuerpo humano célula por célula. Con esta herramienta, investigadores y médicos pueden transformar enormes volúmenes de datos en conocimiento clínicamente útil.
El estudio representa un avance importante en la convergencia entre inteligencia artificial y biomedicina. El modelo permite entender cómo se organizan las células dentro de un tejido y prever su comportamiento ante tratamientos o enfermedades. A medida que se integren más datos, esta herramienta podrá contribuir al desarrollo de terapias más efectivas, diagnósticos más precisos y una medicina realmente personalizada.
Referencias
- Birk S, Talavera-López C, Lotfollahi M, et al. NicheCompass deciphers cellular niches from spatial omics data. Nature Genetics. (2025). doi: 10.1038/s41588-025-02120-6
Fuente de TenemosNoticias.com: www.muyinteresante.com
Publicado el: 2025-03-22 04:40:00
En la sección: Muy Interesante