Inteligencia artificial y predicción de la evolución del COVID-19

Fotografía extraída de https://www.coe.int/en/web/artificial-intelligence/ai-and-control-of-covid-19-coronavirus

No es ya una novedad que la virulencia del SARS-CoV-2, responsable de producir el COVID-19, es muy diferente entre la población, y mientras unas personas son totalmente asintomáticas o experimentan síntomas leves, a otras les cuesta incluso la vida. A los factores ya conocidos como la edad, enfermedades previas, el hábito de fumar o la obesidad, se han unido ahora predisposiciones genéticas o incluso el grupo sanguíneo. En esta última se sugiere que los pacientes de grupo 0 tienen un 35% menos de riesgo de tener cuadros respiratorios, frente al grupo A, que tienen un 45% más de riesgo. En definitiva, un “juego” de la estadística y los números para mirar el riesgo desde diferentes perspectivas, pero que ahonda más en el concepto de que cada enfermedad no es homogénea en la población, aunque en este caso el causante pueda ser común (y esto también sería discutible). Se vuelve a confirmar que existen tantas versiones de la misma enfermedad como personas, ya que cada individuo tiene sus propias características y peculiaridades moleculares, genéticas, proteicas, inmunológicas o del microbioma.

La inteligencia artificial se ha incorporado ya al diagnóstico y a la predicción de numerosas enfermedades. Pocas dudas caben ya acerca de su valor como herramiento de uso cotidiano en cualquier disciplina de la salud

Dicho esto, no cabe duda que buscar patrones comunes puede ser la única manera de ayudarnos a predecir el comportamiento de la enfermedad, y lo más importante, a controlarla. Y es que creo firmemente que, pasado el terrible tsunami, donde desde todos los estamentos ha sido necesario aprender qué era eso del COVID-19 y cómo se trataba, ahora, con la cabeza fría, llega el momento de seguir trabajando. No sabemos si habrá remitido y no volverá o si regresará con fuerza, no sabemos si habrá rebrotes o si el virus ha perdido virulencia, si mutará o si las vacunas que están en marcha podrán controlarlo. Por lo tanto, es necesario trabajar para entender la enfermedad y sobretodo, prevenir desde todos los puntos de vista una lamentable situación como la vivida estos meses atrás.

Y en esta línea de predicción de la severidad de la enfermedad es donde una vez más, trabaja la inteligencia artificial. Ya hemos comentado anteriormente que con estas herramientas computacionales se estaban haciendo modelos predictivos de expansión geográfica del virus, de la evolución de la curva, en el diagnóstico de la enfermedad, en cómo diseñar fármacos o vacunas, o incluso modelos de interacción con el sistema inmune. Fuera del ámbito médico todos sabemos que se están utilizando también en el control y movimientos de poblaciones.

En estos días hemos conocido como un grupo de investigadores ha desarrollado un algoritmo de predicción de evolución del COVID-19, con una precisión del 70-80%, en base a signos clínicos tempranos y a partir de 53 pacientes chinos fallecidos en el epicentro de la enfermedad. Según estos resultados, niveles moderadamente elevados de la alanina transaminasa (una enzima hepática), valores elevados de hemoglobina y dolor generalizado del cuerpo en los primeros estadíos, son un indicador, junto a la confirmación de infección por el virus, de un pronóstico muy grave de la enfermedad. (https://www.weforum.org/agenda/2020/05/we-designed-an-experimental-ai-tool-to-predict-which-covid-19-patients-are-going-to-get-the-sickest).

Sin duda, nada nuevo a la potencia que ya conocíamos de la inteligencia artificial en sanidad y en su capacidad diagnóstica, pero ahora aplicada a la detección precoz de la evolución del COVID-19.

Alergia a veneno de Himenópteros

Los himenópteros comprenden uno de los órdenes de insectos con más representantes  e incluyen especies tan conocidas como las avispas, las abejas o las hormigas, entre otros. Es de sobra conocido que sus picaduras causan un intenso dolor y se caracterizan por una hinchazón del área afectada. Sin embargo, en determinadas ocasiones, las picaduras de estos insectos pueden provocar serias reacciones alérgicas e incluso la muerte. El veneno está formado por diferentes compuestos biológicos entre los que destacan las aminas biógenas (compuestos vasodilatadores que producen vasodilatación y permeabilidad, lo que favorece la distribución del veneno y el dolor), pequeños péptidos básicos y fosfolipasa (efecto citotóxico, hemolítico y neurotóxico) y proteínas/enzimas de alto peso molecular como la hialuronidasa. Precisamente estos últimos son los que actúan como alérgenos desencadenando las reacciones alérgicas en pacientes.

Aunque la prevalencia real de pacientes alérgicos a veneno de himenópteros es desconocida, se estima que entre el 0,5 y el 9% de la población puede ser alérgica. Se calcula que aproximadamente entre 3 y 50 personas por cada 100 millones de habitantes, mueren cada año por esta causa. Entre las principales causas que determinan la mortalidad por veneno de Himenopteros destacan el tipo de insecto, la edad, padecer enfermedades cardiovasculares y/o respiratorias o la mastocitosis (enfermedad caracterizada por un aumento significativo de la población de mastocitos, células del sistema inmune implicadas en las reacciones alérgicas por la liberación de histamina).

El diagnóstico de la alergia venenos se realiza en base a la historia clínica del paciente, a pruebas cutáneas con el propio veneno y a la presencia de IgE específica en el suero del paciente, aunque hay bastantes controversias en estos resultados. Hoy en día también existen problemas en el diagnóstico del alérgeno/alérgenos responsables y de las fuentes a las que el paciente está sensibilizado, debido a la alta reactividad cruzada entre venenos. Esto significa que en muchas ocasiones el paciente puede no estar correctamente diagnosticado, y por tanto, el tratamiento no ser suficientemente efectivo. Se estima que la utilización de alérgenos recombinantes podría ayudar significativamente en este aspecto.

El tratamiento a base de inyectar el propio veneno en el paciente alérgico es hoy en día el único tratamiento eficaz que se conoce. Diferentes estudios han demostrado el poder curativo de la inmunoterapia frente a venenos, aunque es considerablemente más eficaz en avispas que en abejas. Aunque las recomendaciones de uso dependen significativamente entre países y organismos, en general, se recomienda su uso en pacientes que sufren reacciones sistémicas moderadas. La seguridad del tratamiento ha sido ampliamente demostrada aunque en ocasiones se han recogido reacciones adversas entre un 2 y un 20% de los pacientes tratados. Sin duda, vacunas con alérgenos recombinantes donde se reduzca la alergenicidad de estos se postulan como una buena alternativa de futuro.

En resumen, la alergia a veneno de himenópteros constituye una patología importante, con un importante riesgo para las personas que lo padecen. La única vía para tratar la enfermedad pasa por la inmunoterapia con extractos del propio veneno, y hasta ahora los resultados que se han obtenido han sido muy satisfactorios.

Como puedo saber si soy alérgico

Cualquiera ha escuchado alguna vez, o incluso lo decimos con frecuencia, soy alérgico a tal o cual cosa, por el simple hecho de sentarnos mal, producirnos una mínima irritación, un pequeño picor de ojos o incluso, no gustarnos una determinada comida. Y aunque el fondo de la alergia es una reacción adversa frente a una sustancia, que a priori no debería resultarnos nociva, en términos generales, el concepto de alergia debe ir asociado a estar mediado por un tipo de proteínas, y más concreto anticuerpos, que todos desarrollamos y que es conocida como IgE. En su origen, la IgE fue “diseñada” para protegernos frente a parásitos, y hoy se ha convertido en el principal marcador de alergia. Por lo tanto, la asociación síntomas con presencia de IgE específica a ese determinado producto, es lo que conocemos como alergia, y por lo tanto, es lo que nos sirve como marcador para diagnosticar la enfermedad.

La primera prueba diagnóstica para conocer si la presencia o no de IgE es la conocida como “prick test”.  Este método consiste en colocar en la piel una gota del producto al que se sospecha que podemos ser alérgicos y ponerlo en contacto con las capas inferiores de la piel. Si estamos sensibilizados al producto en cuestión, éste reaccionará con la IgE y entonces hará que un tipo de células conocidas como mastocitos, liberen sustancias, principalmente histamina, que darán lugar al enrojecimiento y picor del área, confirmando la presencia de IgE específica. En caso negativo, el producto pasará inadvertido. En el caso de pólenes, ácaros o epitelios, este tipo de prueba es muy fiable y da buenos resultados, en cambio, con alimentos u otros productos peor caracterizados, muchas veces es recomendable trabajar directamente con el alimento sospechoso.

Una vez confirmada la prueba mediante el prick test, el siguiente paso sería conocer los niveles y confirmar la presencia de IgE en suero. Para ello, se toma una muestra de sangre, de donde se obtiene el suero, y se enfrenta a la sustancia o extracto alergénico en estudio. Existen diferentes métodos para determinar la presencia/ausencia de IgE pero en todos los casos lo que obtenemos es un valor cuantitativo de la misma. Aunque los niveles no se relacionan con la gravedad de los síntomas que podemos tener, la presencia de IgE sirve con diagnóstico claro del producto frente al que reaccionamos.

Hasta hace poco tiempo, la prueba para ver si éramos o no alérgicos se basaba en hacer las pruebas con los agentes causantes completos, pero cada día cobra más importancia el estudiar qué partes específicas son las responsables. Esto es, para confirmar si éramos alérgicos a un tipo de polen, se preparaba un extracto del polen en cuestión y se veía la IgE específica del paciente. En cambio, hoy se tiende a ver qué proteínas del polen son las responsables, y no el polen en general. Esto es lo que hoy se llama diagnóstico por componentes.

En definitiva, la presencia de IgE específica frente a un compuesto en cuestión es uno de los principales marcadores de sensibilización. Si a esta determinación le añadimos la asociación con una historia clínica y otras pruebas complementarias que se pueden hacer en el paciente, esto nos lleva a diagnosticar correctamente si somos alérgicos o no a un agente determinado.