El análisis de las células es una parte importante para comprender los mecanismos de la enfermedad. Sin embargo, en órganos no regenerativos, como el ojo, la recolección de muestras de tejido no es práctica debido al daño que puede causar. Por tanto, los investigadores deben ser creativos. Los investigadores descubrieron proteínas específicas de células en el líquido ocular y utilizaron inteligencia artificial para determinar qué proteínas aceleran el envejecimiento en enfermedades específicas. Comprender los orígenes celulares de las proteínas motoras en estas enfermedades puede conducir a tratamientos de precisión y ensayos clínicos más informados.
Los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford han hecho precisamente eso: han desarrollado una tecnología para detectar proteínas celulares específicas en el humor acuoso, el líquido nutritivo que se encuentra en la parte frontal del ojo, y han utilizado inteligencia artificial para determinar la "edad de los ojos" de una persona y el impacto de las enfermedades en ella.
Los investigadores recolectaron humor acuoso de 46 pacientes sanos para determinar qué proteínas había en el líquido. Utilizando una tecnología que desarrollaron llamada TEMPO (Seguimiento de la expresión de múltiples fuentes de proteínas), rastrearon una proteína hasta el tipo de célula donde estaba presente el ARN que produjo la proteína.
Vinit Mahajan, autor correspondiente del estudio, dijo: "El primer paso para desarrollar cualquier terapia exitosa es comprender las moléculas. A nivel molecular, incluso la misma enfermedad se manifestará de manera diferente en los pacientes. Con la huella molecular que desarrollamos, podemos elegir medicamentos que serán efectivos para cada paciente".
Los investigadores encontraron 5.953 proteínas en el líquido y alimentaron esa información en un algoritmo de inteligencia artificial para ver si un subconjunto podía predecir la edad de un paciente. Encontraron 26 proteínas que podían predecir la edad de un paciente cuando se usaban en grupo. También recolectaron líquido ocular de pacientes con tres enfermedades oculares: retinopatía diabética (que causa fugas en los vasos sanguíneos del ojo, lo que provoca pérdida de visión), retinitis pigmentosa (que causa la muerte de las células fotorreceptoras en la parte posterior del ojo) y uveítis (inflamación dentro del ojo).
Los investigadores compararon el líquido ocular enfermo con el líquido ocular sano y descubrieron que las proteínas en el líquido ocular enfermo indicaban una edad celular más avanzada. La edad celular de los pacientes con retinopatía diabética temprana era 12 años mayor de lo normal y la edad celular de los pacientes con retinopatía avanzada era 31 años mayor de lo normal. En pacientes con retinitis pigmentosa y uveítis, las células tenían 29 años más.
"Este es uno de los mejores vínculos hasta ahora para demostrar que la enfermedad desencadena un envejecimiento acelerado", afirmó Mahajan.
El modelo de IA también encontró que las células responsables de mostrar el aumento de la edad de los globos oculares eran diferentes en cada una de las enfermedades estudiadas. En la retinopatía diabética avanzada son las células vasculares, en la retinosis pigmentaria son las células de la retina y en la uveítis son las células inmunitarias.
Los investigadores descubrieron que algunas de estas células afectadas por la enfermedad no eran objetivos comunes de tratamiento, lo que sugiere que es necesario reevaluar los tratamientos actuales. Es importante destacar que los investigadores descubrieron que algunas células experimentaron un envejecimiento acelerado antes de que aparecieran los síntomas, lo que significa que el tratamiento podría iniciarse antes para evitar daños irreversibles. Los investigadores dicen que los tratamientos que se dirigen a las células senescentes y a las células enfermas, que causan daño ocular por separado pero simultáneamente, pueden ser más efectivos.
Añaden que sus hallazgos podrían servir de base para futuros ensayos clínicos, ya que quienes los realicen obtendrán una comprensión más profunda de los procesos celulares que impulsan la enfermedad.
"Es como si tuviéramos estas células vivas en nuestras manos y las miráramos con una lupa", dijo Mahajan. "Estamos logrando una comprensión profunda de nuestros pacientes a nivel molecular, lo que permitirá una salud de precisión y ensayos clínicos más inteligentes".
Los investigadores planean aplicar la tecnología TEMPO y el reloj del envejecimiento a otros fluidos orgánicos, como la bilis y el líquido articular.
La investigación fue publicada en la revista Cell.