Un nuevo simulador permite una detección más temprana de la EPOC

La detección temprana del fenotipo correcto en la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC), especialmente para aquellos individuos que presentan enfisema pulmonar, y la capacidad de predecir el riesgo de exacerbaciones importantes, son elementos clave a la hora de instaurar un tratamiento más efectivo. Este ha sido el objetivo de una investigación que ha puesto en marcha un modelo que simula el desarrollo de enfisema pulmonar a nivel celular, molecular y de tejido, capaz de reflejar la evolución clínica de la enfermedad mostrada por imágenes de tomografía computarizada.

Los detalles de esta tecnología se han publicado recientemente en Frontiers in Physiology. La EPOC se trata de un trastorno respiratorio que incapacita al paciente que lo sufre, con una alta prevalencia y un significativo coste económico y social. Se caracteriza por presentar diferentes fenotipos clínicos y con diferentes perfiles de riesgo. 

El término fenotipo aplicado a la EPOC se define como aquellos atributos de la enfermedad que solos o combinados describen las diferencias entre individuos con la enfermedad en relación con parámetros con significado clínico.

Una investigación del proyecto 'Inspire'

El trabajo, realizado por Mario Ceresa, junto con Andy L. Olivares, ha sido fruto de la fusión de competencias entre el grupo de investigación Simulation, Imaging and Modelling for Biomedical Systems (Simbiosys), dirigido por Miguel Ángel González Ballester, profesor de investigación Icrea, y el área de Biomecánica y Mecanobiología de BCN MedTech, coordinado por Jérôme Noailly (investigador Ramón y Cajal) e integrado a Simbiosys, en el departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF.

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Este modelo permitirá un mejor seguimiento de la enfermedad

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También ha contado con el apoyo del programa María de Maeztu del DTIC y la Cátedra Fundación Quaes-UPF. Éste es el primer resultado del proyecto Inspire, que obtuvo financiación del Ministerio de Economía y Competitividad.

Los autores parten del hecho de que el inicio y la progresión del enfisema pulmonar están altamente influenciados por una interacción compleja entre el sistema inmunitario y las propiedades mecánicas del tejido biológico que causa inflamación crónica y remodelación tisular.

Primer paso hacia modelos avanzados

En este trabajo se presenta un modelo de aspectos múltiples que aúna los modelos biológicos existentes de inflamación y respuesta inmunológica como un conjunto de ecuaciones diferenciales no lineales acopladas, junto con una simulación de los efectos biomecánicos a los que se expone el tejido biológico pulmonar enfermo.

Como indican los autores de este estudio: “Este modelo ha podido ser validado con una base de datos pública de imágenes de enfisema pulmonar de pacientes con diagnóstico de EPOC y hemos podido comprobar que este modelo simula de manera fehaciente la evolución de los biomarcadores de las imágenes clínicas tomadas durante la progresión de la enfermedad en estos pacientes”.

Así que concluyen que esta simulación es un primer paso en la construcción de modelos computacionales avanzados que sean de gran utilidad para caracterizar la EPOC, ayudar a su diagnóstico y predecir su evolución.

Porque la descripción de un modelo basado en imágenes médicas de elevada correlación con las pruebas clínicas permitirá realizar un diagnóstico precoz y un mejor seguimiento de la enfermedad, así como también poder actuar en las primeras fases de la enfermedad, facilitando de este modo la evaluación de la efectividad de los tratamientos a corto plazo.