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Ciencia, salud e inteligencia artificial

La inteligencia artificial ha irrumpido de lleno en el mundo de la salud. La investigación, el descubrimiento y desarrollo de fármacos, el diseño de estudios clínicos y hasta el día a día de la salud de los pacientes es impensable hoy sin la inteligencia artificial. El siguiente paso, que se encargue directamente del diagnóstico y tratamiento de nuestras enfermedades.

En la actualidad ya no nos resulta extraño escuchar términos como big data, inteligencia artificial, deep learning o digitalización. Pero lo que es más importante aún, es que todos conocemos que la revolución industrial 4.0 está ya entre nosotros y que empieza a transformar nuestras vidas. Y en esta línea, la investigación y la salud no se están quedando fuera de esta corriente. Desde la identificación de enfermedades y diseño de fármacos, hasta los ensayos clínicos para demostrar la eficacia de los productos, la inteligencia artificial empieza a tomar el control de cómo gestionar la ciencia y la salud.

La automatización en la industria farmacéutica es parte ya del pasado. Las grandes multinacionales farmacéuticas fabrican sus productos de forma industrial mediante sistemas robotizados que controlan cada uno de los parámetros de fabricación, dosificación, embalaje o etiquetado. Sin embargo, la verdadera revolución no es que los departamentos de producción incorporen automatización es sus procesos, sino que ésta comienza cuando la inteligencia artificial es capaz de entrar directamente en la investigación y cambiar la forma de hacer ciencia.

La digitalización de la información, de las publicaciones científicas, de las bases de datos y de los resultados, facilita el análisis detallado y el manejo de numerosas variables combinadas de forma rápida y eficiente. Y no sólo eso, sino que los propios sistemas aprenden continuamente y ayudan en la interpretación de los datos y orientan sobre los modelos a seguir.

En lo que respecta a la investigación, hoy en día están quedando desfasados los análisis masivos de nuevas sustancias (screening ciegos de fármacos) para identificar el potencial efecto de una sustancia. La inteligencia artificial está permitiendo predecir si los nuevos fármacos interactuarán correctamente con las dianas o si los productos biológicos serán correctamente procesados por el sistema inmune, induciendo la respuesta que se espera de ellos. Hoy ya es posible conocer qué regiones de las proteínas serán reconocidas por el HLA y si esto desencadenará la respuesta esperada. La reducción en costes y tiempo, así como una predicción mucho más específica y real de las potenciales sustancias terapéuticas es, sin duda, un factor a tener en cuenta. Desde que en 2015 IBM creara la unidad de negocio Watson Health basada en una plataforma de inteligencia artificial para la recogida de datos científicos, y ayudara a los investigadores en el desarrollo de nuevos fármacos y terapias, su uso no ha dejado de extenderse y el propio Watson no ha dejado de aprender. Watson ha ayudado a establecer correlaciones entre los datos de la secuencia genómica con miles de artículos científicos, informes e historiales clínicos y ha creado los algoritmos de decisión que orientan sobre cómo diseñar nuevos estudios. 

Por otro lado, los ensayos clínicos están siendo también los grandes beneficiados del uso de la inteligencia artificial. Si poner los grandes fármacos en el mercado supone en numerosas ocasiones inversiones millonarias y a la inclusión de miles de pacientes, la inteligencia artificial ha empezado ya a reducir significativamente estas cantidades, al hacer que los sistemas informáticos aprendan de estudios pasados y ayuden de forma eficiente en los diseños y en la selección más apropiada de los pacientes y las variables de estudio. Igualmente, está permitiendo monitorizar a los pacientes incluidos de una forma exhaustiva, de modo que se pueden controlar decenas de variables al mismo tiempo.

Para cerrar el círculo, el futuro de la sanidad pasa porque el individuo trabaje en su propia salud y contribuya a alimentar los bancos de datos. La recogida de información sobre el funcionamiento de los fármacos en la vida real, así como la recogida de los parámetros de salud, tanto de pacientes como de sujetos sanos a través de dispositivos que controlan nuestros hábitos y están conectados con bases de datos médicas, se han convertido en una potente herramienta de investigación. Por otro lado, los sensores implantados en el organismo, que recopilan información en tiempo real del estado del individuo o los sistemas de administración de fármacos inteligentes, permiten el desarrollo de medicina personalizada y de precisión que no es imaginable sin la inteligencia artificial.

Y es que la aplicación de la inteligencia artificial en la salud no termina aquí. El futuro que viene es todavía más sorprendente. Estos sistemas ya han demostrado ser más eficaces en el diagnóstico que el propio hombre a la hora de analizar muestras o imágenes. Hace unas semanas nos levantábamos con la noticia de que China ha instalado en sus calles cabinas basadas en inteligencia artificial y big data, donde los pacientes acuden a diagnosticarse sobre enfermedades comunes que padecen y se marchan con el diagnóstico y el tratamiento recomendado.

La inteligencia artificial ya ha cambiado la forma de hacer ciencia y modificará más aún la investigación y el desarrollo de las farmacéuticas y start ups. La potencialidad de estas herramientas terminará de transformar la forma de diseñar, seleccionar y analizar los fármacos. La recogida de datos en la vida real sigue alimentando las bases de datos y enseñando cada día más a las máquinas que nos ayuden en la toma de decisiones más precisas. Hoy más que nunca es necesario que los científicos empecemos a entender estas herramientas y las incorporemos en nuestras rutinas de trabajo. El futuro de la ciencia ya ha llegado.

El futuro de la sanidad. Medicina de precisión

El ser humano comparte un 99% del material genético idéntico. Sin embargo, existe un 1% que nos diferencia a unos de otros y que es el responsable de millones de variantes genéticas que van desde pequeños cambios en la secuencia del DNA hasta importantes diferencias genéticas. Si a esto le añadimos que cada persona tiene aproximadamente 8 millones de genes microbianos procedentes del microbioma, que cada individuo a su vez tiene un microbioma propio, y que estos genes microbianos interactúan directamente con nuestro genoma, y que además, el ambiente modula continuamente nuestro material genético (epigenética) y activa y desactiva genes de forma permanente, todo esto nos conduce a demostrar que cada individuo presenta unas propiedades moleculares únicas que a su vez ejercen un efecto claro sobre nuestra salud. La consecuencia de todo esto se resume en que las enfermedades que desarrollamos, no van a ser totalmente homogéneas en la población, porque existen diferentes versiones de la misma enfermedad, porque una misma enfermedad tiene diferentes orígenes, causas y procesos moleculares, o porque cada individuo tiene sus propias características y peculiaridades.

El concepto de medicina personalizada apareció por primera vez en los años 60 del siglo pasado. Este concepto se empleó para referirse a la selección del tratamiento más adecuado para cada paciente, considerando la diversidad y la severidad de los síntomas. Posteriormente se fueron añadiendo otros parámetros como la edad, el sexo, el peso, etc. Sin embargo, no es hasta principios del siglo XXI cuando este concepto se extiende rápidamente, por un lado gracias a la secuenciación completa del genoma humano, y por otro lado, a los avances en el conocimiento de los procesos fisiopatológicos y genéticos de numerosas enfermedades.

Según el US National Research Council el término medicina personalizada se usa para definir un tratamiento específico adecuado a las características del paciente. Esto no significa que haya una necesidad de crear fármacos específicamente para cada individuo, sino que está relacionado con la capacidad de agrupar a los pacientes en subpoblaciones con particularidades específicas de la enfermedad, según la respuesta a tratamientos específicos y basado las particularidades biológicas que cada enfermedad desarrolla.

De forma general, la medicina de precisión hace referencia al diseño de estrategias de prevención, diagnóstico y tratamiento a medida de la constitución bioquímica única y exclusiva de cada individuo. Este tipo de medicina conduce a mejorar la eficacia de los tratamientos ya que identifica previamente a los pacientes respondedores mediante un diagnóstico basado también en la personalización. La selección del tratamiento más eficaz para cada paciente se basa en un diagnóstico preciso de la enfermedad cuya base es la identificación de biomarcadores específicos de la enfermedad.

Próximos pasos

La era de la medicina de precisión ya ha llegado y una prueba de ello son el número de “fármacos personalizados” disponibles en el mercado americano, entendiendo por fármacos personalizados aquellos que tienen en cuenta el modelado genético que inducen en el individuo. Si en 2008 tan sólo existían 5 fármacos de esta naturaleza, 10 años después hay disponibles más de 150. Sin duda está ya en marcha un nuevo tipo de innovación biomédica basado no solo en la genómica y la proteómica, sino también en el metaboloma y en el microbioma de cada individuo donde un esfuerzo combinado de la industria farmacéutica, los científicos, los profesionales sanitarios y las autoridades pondrán a disposición de los pacientes una nueva generación de fármacos y un nuevo tipo de medicina. A todo esto se añade el gran valor que aporta el desarrollo de la tecnología, el Big data y la implementación de la inteligencia artificial en el campo del diseño y desarrollo de fármacos, en el diagnóstico de las enfermedades e incluso en el tratamiento de los pacientes.

La nueva revolución ya ha llegado. Hablamos de un futuro que está aquí. Ahora solo falta por dilucidar quién pagará los más de 2 millones de euros que podría costar la sanidad de cada recién nacido de las nuevas generaciones.