Descifran cómo afecta el Alzheimer a distintos tipos de células del cerebro mediante IA y medicina de redes

Investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y la Universidad de Hamburgo (Alemania) han descifrado cómo afecta el Alzheimer a distintos tipos de células del cerebro, a través del análisis de 1,3 millones de células de 18 tipos mediante técnicas de medicina de redes e inteligencia artificial (IA).

"Aunque se conocen bien sus señales visibles en el cerebro, el Alzheimer aún guarda muchos misterios porque sigue sin estar claro qué ocurre dentro de cada tipo de célula cerebral: qué genes se descontrolan, quién los dirige y por qué unas neuronas son más vulnerables que otras", ha explicado la investigadora Andrea Álvarez.

El equipo de expertos ha destacado la estrategia metodológica empleada para analizar las células cerebrales, tanto de personas sanas como de personas con Alzheimer, procedentes del atlas público `Seattle Alzheimer`s Disease Brain Cell Atlas` (SEA-AD).

En concreto, el análisis ha combinado el uso de la medicina de redes, que representa los genes como una red para detectar cuáles trabajan juntos y qué `interruptores` los controlan, con el modelo de IA scGPT, que ha aprendido de más de 33 millones de células humanas, en una versión especializada en tejido cerebral.

Los resultados muestran que los cambios asociados al Alzheimer se concentran en grupos concretos de genes, relacionados con la inflamación, la comunicación entre neuronas y la estructura que rodea a las células, y ambas herramientas coinciden en señalar los mismos genes clave, aunque la IA se centra en indicar cuáles son más influyentes y la medicina de redes explica cómo se conectan.

"El hallazgo más destacado se dio en las neuronas SST, un tipo de neurona especialmente vulnerable al Alzheimer. En ellas se identificó un posible mecanismo regulador nuevo que une inflamación y daño celular, y que está alterado precisamente en las neuronas más afectadas", ha explicado Álvarez, estudiante de doctorado de la UPM que desarrolló este trabajo durante una estancia en el Institute for Computational Systems Biomedicine de Hamburgo.

IMPLICACIONES PRÁCTICAS

Estos resultados tienen que ser confirmados en laboratorio, pero los investigadores han destacado que son importantes porque comprender qué mecanismos se alteran en cada tipo celular puede ayudar a explicar por qué determinadas poblaciones son más vulnerables al Alzheimer que otras y orientar futuras investigaciones sobre posibles dianas terapéuticas.

Aunque el trabajo no presenta un tratamiento ni tiene aplicaciones clínicas inmediatas, los investigadores han destacado el conocimineto que ofrece de cara a mejorar la detección precoz y buscar nuevas opciones terapéuticas para una enfermedad que padecen más de 800.000 personas en España, donde cada año se diagnostican unos 40.000 casos nuevos, según Sociedad Española de Neurología (SEN).

El estudio, que proporciona una estrategia computacional para priorizar genes, interpretar sus relaciones y generar nuevas hipótesis sobre los mecanismos moleculares de la enfermedad, demuestra que combinar inteligencia artificial y medicina de redes permite no solo detectar qué genes importan en una enfermedad, sino también entender por qué.

De este modo, refuerza el papel de la IA y la biología computacional como herramientas para profundizar en el conocimiento de las enfermedades neurodegenerativas y avanzar hacia una comprensión más precisa de su complejidad biológica.