Las enfermedades inflamatorias como la artritis reumatoide tienen mecanismos patológicos complejos que pueden diferir de un paciente a otro con el mismo diagnóstico. Esto significa que los medicamentos actualmente disponibles tienen poco efecto en muchos pacientes. Usando los llamados gemelos digitales, los investigadores del Instituto Karolinska ahora han obtenido una comprensión más profunda de las proteínas « intermitentes » que controlan estas enfermedades. El estudio, que se publica en Cell Reports Medicine, puede conducir a terapias farmacológicas más personalizadas.

Muchos pacientes con enfermedades inflamatorias como la artritis reumatoide, la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa, nunca se sienten completamente saludables a pesar de estar tomando medicamentos. Es un problema que causa sufrimiento y gastos significativos.

En una enfermedad inflamatoria, miles de genes alteran la forma en que interactúan en diferentes órganos y tipos de células. Además, el proceso patológico varía de un paciente a otro con el mismo diagnóstico, e incluso dentro de un mismo paciente en diferentes momentos.

Es extremadamente difícil diagnosticar y tratar cambios tan complejos y variados. En un proyecto que ha estado en marcha durante cinco años, investigadores de una constelación de instituciones, incluido el Karolinska Institutet en Suecia, han estado tratando de resolver este problema y adaptar medicamentos a pacientes individuales mediante la construcción y el procesamiento de datos de sus gemelos digitales, es decir, modelos digitales de cada mecanismos únicos de la enfermedad del paciente.

Ahora, el grupo de investigación ha encontrado una posible solución : los cambios pueden organizarse en programas moleculares. Estos programas moleculares están regulados por un número limitado de proteínas interruptoras de « encendido y apagado », algunas de las cuales son dianas conocidas para fármacos como los inhibidores del TNF. Pero no es una opción terapéutica que ayude a todos.

« Nuestros análisis de pacientes que respondieron o no a la terapia con TNF revelaron diferentes proteínas interruptoras en diferentes individuos », dice el autor correspondiente del estudio, Mikael Benson, investigador del Departamento de Ciencia Clínica, Intervención y Tecnología del Instituto Karolinska. « Otro descubrimiento importante fue que las proteínas no apagaban las enfermedades, sino que eran más como interruptores de atenuación que aumentaban o disminuían los programas de enfermedades ».

Cada proceso fisiológico se puede describir con ecuaciones matemáticas. Esta técnica avanzada de modelado digital se puede ajustar a las circunstancias únicas de un paciente mediante el análisis de la actividad de todos y cada uno de los genes en miles de células individuales de sangre y tejido. Tal gemelo digital se puede usar para calcular el resultado fisiológico si cambia una condición, como la dosis de un medicamento.

Los gemelos digitales han revelado a los investigadores nuevas oportunidades para el tratamiento eficaz de enfermedades graves.

« Los métodos se pueden desarrollar para adaptar la combinación correcta de medicamentos para las proteínas « on » para pacientes individuales », continúa el Dr. Benson. « Los programas que describimos se pondrán a disposición de la comunidad investigadora para que se puedan realizar más estudios clínicos de pacientes con diferentes enfermedades inmunitarias ».

En el estudio actual, los investigadores combinaron análisis de un modelo de ratón con artritis reumatoide y gemelos digitales de pacientes humanos con diversas enfermedades inflamatorias.

« Aunque solo las articulaciones estaban inflamadas en ratones, encontramos que miles de genes cambiaron su actividad en diferentes tipos de células en diez órganos, incluidos la piel, el bazo, el hígado y los pulmones », dice el Dr. Benson. « Hasta donde yo sé, esta es la primera vez que la ciencia obtiene una imagen tan amplia de cuántos órganos se ven afectados por la artritis reumatoide. Esto se debe en parte a la dificultad de tomar muestras físicas de tantos órganos diferentes ».

El estudio se realizó en estrecha colaboración con la Universidad de Linköping en Suecia, la Universidad de Harvard y otras universidades de EE. UU. China y Corea. Se pueden encontrar más detalles en el sitio web del grupo en sdtc.se.

El estudio fue financiado por numerosos organismos, incluidos el Consejo Sueco de Investigación y la Sociedad Sueca del Cáncer (consulte el artículo para obtener todos los detalles). Mikael Benson es cofundador de AB Mavatar, Joseph Loscalzo es cofundador de Scipher Medicine. No hay otros conflictos de interés informados.