Vés enrere

Un model computacional simula l'evolució clínica de la Malaltia Pulmonar Obstructiva Crònica

Un model computacional simula l'evolució clínica de la Malaltia Pulmonar Obstructiva Crònica

Aquest és el primer resultat del projecte INSPIRE, que va obtenir finançament del Ministeri d'Economia i Competitivitat, i que aspira a crear models computacionals avançats per millorar la detecció precoç de la MPOC. Un treball del Grup de Recerca SIMBIOsys, dirigit per Miguel Ángel González Ballester, professor d'investigació ICREA, en col·laboració amb l'àrea de Biomecànica i Mecanobiologia de BCN MedTech i publicat a Frontiers in Physiology.

07.05.2018

La malaltia pulmonar obstructiva crònica (MPOC) és un trastorn respiratori que incapacita el pacient que el pateix, amb una alta prevalença i un significatiu cost econòmic i social. La MPOC es caracteritza per presentar diferents fenotips clínics i amb diferents perfils de risc. El terme fenotip aplicat a la MPOC es defineix com aquells atributs de la malaltia que sols o combinats descriuen les diferències entre individus amb MPOC en relació amb paràmetres amb significat clínic.

La detecció primerenca del fenotip correcte, especialment per a aquells individus que presenten emfisema pulmonar, un tipus de MPOC en què hi ha destrucció de teixit pulmonar, i la capacitat de predir el risc d'exacerbacions importants, són elements clau en el moment d'instaurar un tractament més efectiu.

Aquest ha estat l'objectiu d'una investigació que ha posat en marxa un model que simula el desenvolupament d'emfisema pulmonar a nivell cel·lular, molecular i de teixit, capaç de reflectir l'evolució clínica de la malaltia mostrada per imatges de tomografia computada. Els detalls d'aquesta tecnologia s'han publicat recentment a Frontiers in Physiology. Un treball realitzat per Mario Ceresa, conjuntament amb Andy L. Olivares, que ha estat fruit de la fusió de competències entre el grup de recerca Simulation, Imaging and Modelling for Biomedical Systems (SIMBIOsys), dirigit per Miguel Ángel González Ballester, professor d'investigació ICREA, i l'àrea de Biomecànica i Mecanobiologia de BCN MedTech, coordinat per Jérôme Noailly (Investigador Ramón i Cajal) i integrat a SIMBIOsys, en el Departament de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions (DTIC) de la UPF. A més, aquest treball ha comptat amb el suport del programa Maria de Maeztu del DTIC i la Càtedra Fundación QUAES-UPF.

Els autors parteixen del fet que l'inici i la progressió de l'emfisema pulmonar estan altament influenciats per una interacció complexa entre el sistema immunitari i les propietats mecàniques del teixit biològic que causa inflamació crònica i remodelació tissular. En aquest treball es presenta un model d'aspectes múltiples que uneix els models biològics existents d'inflamació i resposta immunològica com un conjunt d'equacions diferencials no lineals acoblades, juntament amb una simulació dels efectes biomecànics als quals s'exposa el teixit biològic pulmonar malalt.

Com indiquen els autors d'aquest estudi: "Aquest model ha pogut ser validat amb una base de dades pública d'imatges d'emfisema pulmonar de pacients amb diagnòstic de MPOC i hem pogut comprovar que aquest model simula de manera fefaent l'evolució dels biomarcadors de les imatges clíniques preses durant la progressió de la malaltia en aquests pacients". Per la qual cosa es conclou que aquesta simulació és un primer pas en la construcció de models computacionals avançats que siguin de gran utilitat per a caracteritzar la MPOC, ajudar al seu diagnòstic i predir la seva evolució.

INSPIRE, un projecte que avança cap a la medicina personalitzada i la millora de la qualitat de vida

Aquest treball publicat a Frontiers in Physiology forma part del projecte de recerca INSPIRE (FIS2017-89535-C2-2-R) per a la modelització multiescala mecànic i biològica dels mecanismes de progressió avançada de la MPOC basat en evidències clíniques. Finançat pel Ministeri d'Economia i Competitivitat (programa Reptes-Recerca), INSIPIRE és una iniciativa promoguda per Mario Ceresa, Jérôme Noailly i Miguel Ángel González Ballester, en col·laboració amb el Barcelona Supercomputing Center - Centre Nacional de Supercomputació (BSC-CNS). Jérôme Noailly (UPF) i Guillaume Houzeaux (BSC-CNS) són els investigadors principals d'aquest projecte, la envergadura tecnològica del qual aportarà nous coneixements que resultaran significatius en la millora de la qualitat de vida dels pacients amb MPOC.

INSPIRE desenvoluparà un model que integri els diferents paràmetres implicats en la MPOC per caracteritzar millor aquesta malaltia i poder oferir un tractament personalitzat al pacient. De la mateixa manera s'espera que permeti optimitzar l'explotació dels resultats obtinguts per Genome Wide Association, en relacionar descriptors moleculars i d'imatges i facilitar el reclutament i agrupació diferenciada dels pacients segons les característiques.

La descripció d'un model basat en imatges mèdiques d'elevada correlació amb les proves clíniques permetrà realitzar un diagnòstic precoç i un millor seguiment de la malaltia, així com també poder actuar en les primeres fases de la malaltia, facilitant d'aquesta manera l'avaluació de l’efectivitat dels tractaments a curt termini.

Treball de referència:

Mario Ceresa, Andy L. Olivares, Jérôme Noailly, Miguel A. González Ballester (2018), “Coupled Immunological and Biomechanical Model of Emphysema Progression”, Frontiers in Physiology, 19 de abril, https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00388.

Categories: