30-06-2021 | Publicado por Joaquín Martí
El cuerpo humano se compone de moléculas, organizadas en células y tejidos, que suministran las funciones fisiológicas a escala macro. Pero, a diferencia de las máquinas, no cuentan con instrucciones del diseñador. Nuestro conocimiento proviene esencialmente de descomponer sistemas complejos en otros más reducidos y llevar a cabo estudios de prueba y error sobre su comportamiento. Esto nos ha permitido lograr alcances increíbles, pero estamos alcanzando el límite de lo que los métodos tradicionales pueden dar de sí.
Sabemos que el ADN contiene la herencia genética pero, aunque podemos identificar el código, no sabemos desentrañar su lenguaje. Por otra parte, se están acumulando datos sobre la salud a un ritmo sin precedentes, pero las pistas tienen un valor limitado en ausencia de contexto. ¿Podríamos crear una representación virtual del cuerpo humano? ¿Y aplicarle los atributos e historia adecuados para individualizar este humano virtual y así reducir las incertidumbres médicas y hallar la estrategia óptima para cada uno?
Dassault Systèmes está tratando de crear un gemelo digital del cuerpo humano. Empezó en 2014 con el Living Heart Project, que involucra a investigadores cardiovasculares, académicos, desarrolladores de equipo médico, agencias reguladoras y cardiólogos en ejercicio, con la misión de crear y validar modelos del corazón, personalizados y sumamente precisos.
El proyecto incluye 67 centros de investigación, 46 organizaciones industriales y 15 instituciones clínicas, además de dos entidades reguladoras. Recientemente se extendió la colaboración con la U.S. Food and Drug Administration por otros cinco años a fin de espolear la innovación en el diseño de dispositivos. Esta segunda fase emplea pacientes virtuales basados en la simulación para mejorar la eficiencia de los ensayos clínicos de nuevos dispositivos.
Animada por el éxito del Living Heart Project, Dassault Systèmes se ha lanzado a otras iniciativas de gemelos digitales, como el Living Brain Project. Disponer de un gemelo virtual del cerebro sería fantástico en neurología, donde las incertidumbres son grandes y los errores catastróficos. Concretamente, un modelo del cerebro puede aportar orientación crítica para intervenciones mecánicas o electro-fisiológicas.
En dolencias cerebrales agudas como la epilepsia, los gemelos personalizados ya están utilizándose para orientar diagnósticos y tratamientos. Al comienzo de un ataque, las señales del cerebro pueden capturarse, diagnosticarse y hacerles un seguimiento durante el tratamiento. Desde 2019 un ensayo clínico está utilizando gemelos virtuales de pacientes, generados a partir de sus datos electro-fisiológicos. El ensayo trata de validar la tecnología virtual para decisiones quirúrgicas y para sugerir mejoras.
Con lo aprendido sobre el corazón y el cerebro, los gemelos digitales están utilizándose para simular otras partes del organismo. En la literatura científica pueden verse a menudo modelos de órganos como los pulmones o el riñón, o de miembros como el pie. Pero hay tres usos incipientes de los gemelos digitales humanos, que son la piel, las células y el intestino.
Dassault Systèmes desarrolla soluciones que suministran un modelo multi-escala de la piel, basado en sus propiedades moleculares, que puede predecir con precisión la penetración de sustancias a través de los distintos niveles. Los modelos virtuales reflejan los distintos tipos de piel y sus propiedades, incluyendo edad, nivel de hidratación o daños sufridos, y permiten ensayar cremas y lociones cosméticas.
Las múltiples células del cuerpo son últimamente responsables de sus funciones. La simulación puede aportar información crítica reproduciendo células que se estudian frente a una serie de enfermedades. No es aún posible incluir todas las células y personalizarlas en un gemelo virtual, pero sí es factible modelizar ciertas células con implicaciones para la salud de los pacientes.
Finalmente, a lo largo de los últimos tres años, Dassault Systèmes ha integrado los conocimientos existentes sobre la interacción entre los microorganismos intestinales y el cuerpo humano en un modelo cinético de base fisiológica (PBK), que describe el paso de los metabolitos a través de los órganos del sistema digestivo. Se emplea para comprender mejor el papel de los microorganismos, enriqueciendo el gemelo virtual con un nivel funcional y fisiológico, que complementa a la modelización 3D, fluida y eléctrica.
Manejando los datos de historiales médicos y las percepciones e información aportadas por las diversas fuentes – industria, investigación, médicos e incluso pacientes – es posible evitar y curar enfermedades. Los datos deben almacenarse en una plataforma segura, en la nube, accesible por todos y desde cualquier sitio. Con ellos podemos generar gemelos virtuales del cuerpo humano que permitan visualizar, ensayar, entender y predecir, desde cómo afectan los medicamentos a una enfermedad hasta el desenlace de una intervención, todo ello antes de tratar al paciente. El gemelo virtual puede inicialmente representar a una mayoría y luego particularizarse para cada paciente. Ha llegado el momento de actuar.
