Los investigadores del Centro para Medicina Personalizada y de la División de Reumatología en Mayo Clinic desarrollaron el primer algoritmo de aprendizaje automático capaz de predecir la actividad de la artritis reumatoide en un paciente. El algoritmo analiza en la sangre los metabolitos bioquímicos, que son los productos del metabolismo corporal.
«Contar con medidas rápidas, confiables y graduables para predecir la evolución clínica de la actividad de la enfermedad es importante para los pacientes con artritis reumatoide, pero es una necesidad aún desatendida», afirma el Dr. Jaeyun Sung, biólogo computacional del Centro para Medicina Personalizada y uno de los autores expertos del estudio. El Dr. Sung desarrolla métodos analíticos computacionales para entender la complicada relación entre los organismos microbianos y la salud metabólica e inmunitaria del ser humano.
El estudio se publicó en Arthritis Research & Therapy (Investigación y Terapia para la Artritis) y sienta las bases para el seguimiento del avance de la artritis reumatoide y de la inflamación sistémica a través de muestras de sangre solamente. Los resultados ofrecen instrucciones para el posible desarrollo a futuro de pruebas clínicas de laboratorio y diagnósticos digitales que avancen más la medicina de precisión para los pacientes con artritis reumatoide.
La artritis reumatoide es un trastorno crónico y autoinmunitario que se caracteriza por una inflamación y un dolor en las articulaciones que finalmente llevan a la erosión de los huesos y los cartílagos, a la deformidad de la articulación y a la pérdida de la movilidad. Esta compleja enfermedad afecta a casi 1,3 millones de personas en los Estados Unidos.
El Dr. Sung dice que el estudio aporta pistas respecto a por qué hay tanta variación en los síntomas entre los pacientes con artritis reumatoide, hecho que, a su vez, dificulta el tratamiento.
«Recurrimos a la sangre porque tiene la posibilidad de aportar una abundancia de novedosos biomarcadores para evaluar no solamente la actividad de la enfermedad, sino también los subgrupos clínicos, los factores de riesgo y los indicadores de la respuesta al tratamiento que complementan las actuales pruebas normalizadas de laboratorio», explica el Dr. Sung.
El Dr. John Davis III, reumatólogo clínico en la División de Reumatología de Mayo Clinic que tiene especial interés en la artritis inflamatoria, dice que los síntomas por sí solos no permiten notar la actividad de la artritis reumatoide en el paciente. Añade que una predicción interpretable mejora el tratamiento clínico de la artritis reumatoide. El Dr. Davis es otro autor experto del estudio.
«Nuestro estudio resalta la importancia de investigar cuáles funciones bioquímicas se alteran durante la aparición y el avance de la enfermedad, para lo cual las plataformas metabolómicas presentan oportunidades incomparables de descubrir novedosos biomarcadores», comenta el Dr. Davis.
Aprovechar la inteligencia artificial para predecir la actividad de la artritis reumatoide
En el estudio, el Dr. Sung y el Dr. Davis realizaron análisis metabolómicos con su algoritmo de aprendizaje automático en 128 muestras de plasma provenientes de pacientes con artritis reumatoide. La metabolómica consiste en el estudio a gran escala de pequeñas moléculas (conocidas como metabolitos) dentro de las células, los líquidos biológicos y los tejidos. En los niveles sanguíneos de los metabolitos influyen varios factores, entre ellos, la genética, la inflamación, la alimentación e incluso la flora intestinal.
Los investigadores identificaron 33 metabolitos que estratifican a los pacientes en dos grupos diferentes de actividad de la enfermedad. Hay que anotar que en estudios anteriores, ya se vio que algunos de esos metabolitos identificados tienen efectos a favor y en contra de la inflamación en la artritis reumatoide.
«Descubrimos que los metabolitos en la sangre eran diferentes entre los pacientes con mayor o menor actividad de la enfermedad. Básicamente, eso significa que según la actividad de la artritis reumatoide del paciente, o sea, de si está en remisión o de si está en el lado opuesto y posiblemente sufre mucho dolor, hay diferencia en las sustancias bioquímicas que circulan por la sangre. Algunas de ellas son moléculas que no deben existir en mucha cantidad en la sangre, mientras que otras son del tipo deseable en gran número. Esta observación fue lo que nos llevó a cuestionar si los perfiles de las sustancias bioquímicas en la sangre predicen la puntuación de la actividad de la enfermedad del paciente», añade el Dr. Sung.
Luego, los investigadores descubrieron 51 metabolitos que tenían una relación significativa con la puntuación de -28 en la actividad de la enfermedad, o DAS28-CRP, que es el índice estándar para medir la actividad de la enfermedad en los pacientes con artritis reumatoide. Se identificó a estos metabolitos antes de hacer el control para edad, sexo y consumo de medicamentos.
«La metabólica explora casi 1000 metabolitos, lo cual es una cantidad excesiva para seguir la pista; pero al acortar la lista hasta un grupo de 51 metabolitos en las cohortes de descubrimiento y de validación, se obtuvo una predicción razonable del DAS28-CRP. Nuestro estudio es el primero en aprovechar las características bioquímicas del perfil metabólico del plasma para predecir cuantitativamente la actividad de la enfermedad», dice el Dr. Davis.
Cooperación para mejorar los resultados de los pacientes
Los investigadores dicen que el estudio resalta la colaboración fundamental entre biólogos computacionales y médicos clínicos para resolver los problemas complejos de la medicina. Asimismo, enfatizan la importancia de crear medios derivados de datos que sirvan como compañeros confiables del médico, en lugar de una tecnología que reemplace su criterio clínico.
Los doctores Sung y Davis esperan que los resultados sirvan de inspiración para estudios futuros sobre cómo es la conexión entre inflamación y dolor con metabolismo fisiológico en la artritis reumatoide. Más aún, este trabajo ofrece una visión prometedora para el diagnóstico de la artritis reumatoide solamente mediante la sangre, con el propósito general de llevar a cabo evaluaciones exactas con más rapidez, menos costo e invasión mínima.
«La sangre es como una gran ventana para entender la enfermedad, especialmente en aquellos casos en los que es difícil tomar una biopsia del tejido inflamado. Pero, ¿qué pasaría si pudiésemos saber todo lo necesario respecto al paciente con una sola gota de sangre? Entonces, el médico clínico examinaría junto con el paciente el contenido digital y vería todo signo precoz de alarma o área que pudiera mejorar con alimentación o medicamentos. En Mayo, vamos por el camino correcto a fin de avanzar la medicina personalizada para los pacientes con artritis reumatoide», concluye el Dr. Sung.
Financiamiento
El trabajo contó con el apoyo parcial del Centro para Medicina Personalizada en Mayo Clinic, así como con el proveniente de Mark E. y Mary A. Davis al Centro para Medicina Personalizada en Mayo Clinic.
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