Consulta tras consulta, especialista tras especialista, muchas preguntas y pocas respuestas. Para las personas que padecen enfermedades raras, el sistema de salud puede convertirse en un laberinto, donde el diagnóstico es demorado y su calidad de vida se ve comprometida. Una enfermedad rara es “una afección médica con un patrón específico de signos clínicos, síntomas y hallazgos que afecta a menos de o igual a 1 de cada 2000 personas que viven en cualquier región del mundo”, según la definición de Rare Diseases International.
Investigadores de la Pontificia Universidad Javeriana, seccional Cali, han propuesto implementar y evaluar un modelo predictivo de asociación genómica para enfermedades raras, basado en el estudio de configuraciones de repeticiones de ADN y variantes estructurales en el genoma humano completo, de personas con algún tipo de enfermedad rara. En pocas palabras, buscan identificar las combinaciones posibles de características o propiedades de los elementos de la estructura genómica “más allá de los genes” que podrían estar relacionados con enfermedades raras y así facilitar una aproximación más real al diagnóstico y tratamiento.
El estudio de las enfermedades raras es importante desde muchas perspectivas. Por un lado, para los pacientes y sus familias conocer su diagnóstico puede permitirles acceder a un tratamiento médico adecuado que les permita tener una calidad de vida óptima. En términos de justicia y equidad en salud, aunque las enfermedades raras impactan a pocas personas individualmente, en conjunto afectan a millones.
Estas personas merecen la misma atención médica y oportunidades de diagnóstico y tratamiento que quienes padecen condiciones más comunes. Por tanto, desde el ámbito científico, el estudio de estas enfermedades a nivel del genoma humano completo es clave para impulsar el desarrollo de nuevas herramientas diagnósticas y terapéuticas aplicables a múltiples áreas de la medicina.
El genoma humano: el mapa que guía la investigación
El genoma es el manual de instrucciones contenido en los cromosomas o el ADN de una célula u organismo. “Un genoma contiene toda la información que una persona necesita para desarrollarse y funcionar”, según el National Human Genome Research Institute. Uno de los primeros pasos para diagnosticar una enfermedad rara es, precisamente, estudiar este mapa y buscar variaciones o alteraciones.
El proyecto javeriano, financiado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación, se enfoca en el análisis genómico de tres enfermedades raras: el síndrome Prader-Willi, el síndrome Angelman y el síndrome 22q11.2, también conocido como DiGeorge.
“Analizamos el genoma de estas poblaciones para reconocer no solo el daño específico relacionado con la enfermedad, sino también lo que ocurre en la vecindad de esas regiones del genoma”, dice la investigadora Elizabeth Londoño, profesora del Departamento de Ciencias Básicas de la Salud de Javeriana Cali. El equipo busca entender cómo estas regiones vecinas y su conexión con el genoma completo pueden contribuir a características presentes en pacientes con estas condiciones u otras.
“La mayoría de los estudios se centran en la región del genoma que por teoría se sabe que está relacionada con la enfermedad. Como de esta manera se llega al diagnóstico, no se había visto la necesidad de estudiar otras regiones”, comparte la profesora. Según los investigadores, su aporte, además, pionero a nivel nacional, consiste en analizar otras regiones del genoma, tales como los elementos repetitivos, variantes estructurales y perfiles de metilación, que podrían influir en el fenotipo del paciente; todo esto mediante tecnologías de última generación para el análisis de genoma completo (HiFi Long Reads) y Machine Learning.
Machine learning para el análisis e interpretación de datos genéticos
Los investigadores analizan la información a través de herramientas de bioinformática, generan algoritmos y utilizan inteligencia artificial, lo que les permite evaluar una gran cantidad de datos. “Aunque tenemos solo 17 pacientes, la información resultante de la secuenciación completa del genoma es inmensa. En un computador normal no se pueden guardar; necesitamos servidores con capacidades importantes de almacenamiento y procesamiento”, comparte la investigadora.
“Entrenamos algoritmos de machine learning con datos reales de los pacientes para clasificar, organizar y modelar datos de la enfermedad, bajo nuevas reglas de asociación genómica; que esperamos ayuden en la comprensión del genoma, la información genética que nos define, y a futuro lo que nos enferma. Todo esto es posible gracias a algoritmos avanzados de inteligencia artificial y datos de alta calidad de genoma completo”, comparte el doctor Fabián Tobar Tosse, profesor del Departamento de Ciencias Básicas de la Salud.
“Tomamos la información genómica de los pacientes y la convertimos en variables que integramos en los modelos de clasificación del genoma humano”, comparte el profesor. La riqueza de su investigación está en que identifican la información más significativa en el genoma humano completo, que pueda tener relación con alguna característica fenotípica de una persona. “Nosotros definimos ese tipo de características, lo integramos dentro de modelos matemáticos y encontramos respuestas a fenómenos de la estructura genómica que no estábamos viendo a simple vista”, asegura el investigador.
Una década dedicada a entender el genoma humano
Tobar Tosse, investigador principal del proyecto, se interesó en este tema durante su doctorado en Ciencias Biomédicas, con énfasis en Genómica y Bioinformática. Desde entonces, ha dedicado más de una década a investigar el genoma con el propósito de identificar características que puedan relacionarse con el fenotipo, la salud o la enfermedad.
El interés por el estudio de las enfermedades raras surgió a partir de la sinergia con la médico genetista, Paola Margarita Hurtado (Q.E.P.D.), quien tenía un recorrido de trabajo con pacientes que padecían estas enfermedades y planteó el escenario de que en este tipo de condiciones era posible encontrar varias de las características del genoma humano propuestas por el profesor Tobar. Junto a ella, se consolidó el proyecto de Minciencias.
Hallazgos que fortalecen la medicina de precisión en Colombia
Los hallazgos preliminares son muy prometedores. Según los investigadores, Colombia está subrepresentada a nivel mundial en términos de información genética y análisis global del genoma, de modo que obtener datos de alta calidad de nuestra población permite robustecer los datos y hacer comparaciones con otras poblaciones de forma más precisa. “Esto es importante en el análisis genético porque se está más cerca de la medicina de precisión, en donde se pueden definir diagnósticos más asertivos, tratamientos puntuales, o incluso a futuro posibles curas”, afirma Tobar Tosse.
En cuanto al caso específico de las enfermedades raras, existe un grupo de ellas diagnosticadas genéticamente, sin embargo, en muchos casos, no hay una concordancia entre la información molecular y lo que se manifiesta en los pacientes. Para los investigadores esto es justamente lo que soporta la exploración del genoma completo, ya que podría significar que existen factores genéticos y epigenéticos relacionados con las enfermedades aún por descubrir.
Mientras más información genética se tenga, más certeros pueden ser los diagnósticos sobre otras variables que pueden generar enfermedad. “Parte del trabajo que estamos desarrollando es validar el diagnóstico genético-molecular que se tiene del paciente y luego analizar información adicional para entender cómo a futuro esto pudiera afectar o modificar la enfermedad”, asegura el profesor. Y añade: “La información genética que estamos recolectando tiene infinidad de aplicaciones desde la ciencia básica hasta la intervención clínica”.
Impactos en ciencia y educación
Adicionalmente, el proyecto está generando impactos en las ciencias básicas y en la aplicación de estos descubrimientos en educación y apropiación social del conocimiento. Por un lado, “desde el punto de vista científico básico, estamos encontrando cosas que permiten comprender la biología de los pacientes y los principios que gobiernan el genoma humano”, comparte el profesor Tobar Tosse.
Para los investigadores el nivel educativo y social también es clave, pues consideran que el concepto de genoma debe volverse recurrente en la población en general. “Hay que enseñar cómo entender estas áreas y su aplicación futura”, asegura Tobar Tosse. La profesora Elizabeth Londoño añade: “La educación debe darse en diferentes contextos, incluyendo los tomadores de decisiones, para esto, en el marco del proyecto somos participantes activos en la mesa técnica de enfermedades huérfanas en Cali para la toma de decisiones basadas en la evidencia y en las brechas diagnosticas o de tratamiento que fortalezcan las acciones del municipio frente a la atención de personas con enfermedades raras o huérfanas”.
En conjunto, este proyecto no solo promete generar avances científicos para el país, sino también una oportunidad para mejorar la manera en que se entienden, se diagnostican y se tratan las enfermedades raras en Colombia. Al generar información genética propia y aportar nuevas miradas al estudio del genoma humano, los investigadores aportan hacia la medicina de precisión en nuestro país. Aunque aún queda camino por recorrer, los resultados obtenidos hasta ahora delinean un futuro prometedor en el que la ciencia, la tecnología y la sensibilidad social convergen para mejorar la vida de miles de personas.
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