Cómo los avatares pueden predecir el éxito de un tratamiento

Avatar es una película de James Cameron estrenada en el 2009 que seguramente todo el mundo conoce porque tiene el honor de ser la más taquillera de la historia. Los otakus sabrán que antes ya se llamaba así una serie de dibujos animados sobre unos escogidos que pueden manipular los cuatro elementos. Ambas franquicias toman el nombre de una palabra en sánscrito que se usaba en el hinduismo para describir la encarnación terrenal de un Dios o espíritu, y que en el siglo XXI se ha popularizado porque se utiliza habitualmente para designar la representación de un usuario en el mundo digital. Es también esa idea la que ha inspirado la acepción científica de la palabra avatar para definir cualquier sistema que permita modelar lo que ocurre en un organismo cuando recibe un tratamiento. Avatares médicos los hay de muchos tipos, desde los digitales a los biológicos. El más reciente, publicado en un artículo en Nature hace unas semanas, es un miniórgano realizado a partir de células madre de pacientes que sirve para predecir si funcionará o no un nuevo tratamiento contra enfermedades genéticas raras.

La idea de usar avatares en un contexto clínico es cada vez un concepto más habitual, sobre todo para controlar enfermedades como el cáncer, porque uno de los grandes problemas de la medicina siempre ha sido cómo predecir quién responderá o no a un tratamiento. Los humanos tenemos una fisiología lo suficientemente diferente para que un fármaco capaz de curar a una persona no le haga nada a otra o incluso resulte tóxico para una tercera. Los motivos que explican estas reacciones tan variadas son complejos, y normalmente desconocidos. Por eso la alternativa es realizar una simulación que anticipe cómo responderá el cuerpo a cierto compuesto químico. Y aquí es donde entran en juego los avatares.

Impulso gracias a la IA

La explosión de la inteligencia artificial ha permitido avanzar en la idea de crear avatares digitales que recapitulen el comportamiento de un organismo en el entorno de un ordenador (lo que se conoce como digital human modeling). Aunque ya empiezan a utilizarse, la tecnología todavía tiene limitaciones importantes, porque los parámetros a controlar para modelar el comportamiento del cuerpo humano a escala bioquímica y fisiológica son demasiado numerosos. Por eso se ha recurrido a la alternativa de crear avatares biológicos, que ya llevan incorporada mucha de esta información y son una aproximación más esmerada de la realidad.

Para construir este tipo de herramientas, el ingrediente esencial son las células, la unidad básica de la vida. Pero esto no es suficiente: deben estar en un entorno lo bastante parecido al que tienen dentro del cuerpo para que las reacciones sean lo más realistas posibles. Este objetivo se puede conseguir principalmente de dos formas: creando miniórganos (también llamados organoides) en un plato de cultivo o insertando células humanas en animales (que pueden ser desde un ratón a una mosca).

Del primer tipo es el avatar descrito en Nature por el grupo del doctor Scott T. Younger, de la Universidad de Missouri-Kansas, que consiste en mini corazones y músculos formados usando células pluripotentes inducidas, muy similares a las células madre, generadas a partir de la sangre de niños que padecen la enfermedad de Duchenne. Se trata de una progresiva degeneración muscular de origen genético que recientemente se ha tratado con una terapia génica a base de ARN. Pero el éxito de la terapia depende de cómo responden las células del paciente. Los organoides, que están hechos de músculo, parece que pronostican quien se beneficiará, del tratamiento, ya que se puede medir cómo les mejora la contracción de las fibras.

A pesar de su utilidad, los organoides no dejan de ser una versión primitiva y condensada de un órgano y, por tanto, tienen un recorrido limitado como avatares. Una alternativa más fidedigna es la de usar animales a los que se les transfieren células del paciente. En este caso, la ventaja es disponer de un organismo entero que proporciona al implante un entorno similar al del cuerpo humano. Precisamente está a punto de empezar en Portugal el primer ensayo clínico con avatares realizados con embriones de pez cebra, una especie muy usada en investigación, dirigido por la doctora Rita Fior, de la Fundación Champalimaud.

Experimentos anteriores ya han demostrado que estos peces, a los que se les implantan células malignas de un paciente, reproducen la respuesta de un paciente a un tratamiento contra el cáncer de colon en 50 de cada 55 casos. Incluso anticipan qué tumores tienen mayores probabilidades de dar metástasis. Los resultados se obtienen en unos diez días, que es más rápido (y más económico) de lo que se puede hacer con ratones, una especie de modelos que, en principio, serían biológicamente más cercanos a nosotros.

Los avatares pueden convertirse en una herramienta importante en el desarrollo de lo que se ha dado en llamar medicina personalizada, que busca encontrar el mejor tratamiento para cada paciente. Por el momento, son procedimientos costosos y complicados, por eso se reservan para situaciones especiales, pero esperamos que encontramos la manera de popularizar una estrategia que tiene el potencial de mejorar mucho la eficacia de los tratamientos a la vez que evita sus efectos secundarios.