Barcelona.- Un equipo científico ha desarrollado ‘ChromAgeNet’, una herramienta de inteligencia artificial capaz de detectar el envejecimiento en células madre sanguíneas analizando la estructura tridimensional del ADN en el núcleo y que puede acelerar la búsqueda de fármacos para rejuvenecer el sistema inmunológico.
Publicada en la revista científica Aging Cell, la investigación demuestra que la organización de la cromatina -el ADN y el material proteico que regula la función celular- contiene información clave sobre la edad biológica y permite una evaluación masiva de si un tratamiento es capaz de revertir este deterioro.
El trabajo ha sido liderado por las investigadoras Maria Carolina Florian, del Institut d’Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL), y Paula Petrone, del Centro de Supercomputación de Barcelona (BSC-CNS) y del Instituto de Salud Global de Barcelona (ISGlobal).
«Trabajamos con células madre de la médula ósea e intentamos analizar qué cambia con el tiempo cuando los individuos -hasta ahora ratones- envejecen», explica Florian en declaraciones a EFE.
imágenes tridimensionales
Para entrenar el modelo informático ‘ChromAgeNet’, los científicos analizaron imágenes tridimensionales de núcleos de células madre de ratón utilizando redes neuronales convolucionales.
«El ADN tiene una estructura tridimensional precisa que cambia con el tiempo y hemos implementado una IA capaz de ver cambios tan sutiles que no necesariamente son percibidos por el ojo humano», afirma Petrone.
El algoritmo logró una precisión del 77% al clasificar correctamente los núcleos entre jóvenes y ancianos, superando a los modelos tradicionales al detectar patrones en la periferia nuclear utilizando DAPI, una tinción estándar de bajo costo.
«Esta técnica es explicable y permite entender qué encuentra el algoritmo en estas imágenes para relacionarlo con procesos biológicos», añade el investigador del BSC-CNS.
Los análisis revelaron que en las células jóvenes la cromatina aparece más compacta y organizada en los bordes del núcleo, mientras que en las células envejecidas este material aparece disperso y desorganizado.
Revertir el envejecimiento celular
«Esta tecnología nos ha ayudado a identificar mecanismos que podemos dirigir para revertir el envejecimiento celular, un paso clave porque estas células madre pueden regenerar todo el tejido hematopoyético y lograr un cambio en todo el organismo», enfatiza Florian.
Como prueba de concepto, los autores aplicaron ‘ChromAgeNet’ a células envejecidas tratadas con fármacos epigenéticos para evaluar si estos compuestos devolvían a la cromatina una arquitectura típica de un estado más joven.
Además, el equipo multidisciplinar ha puesto a disposición de la comunidad científica internacional tanto el código de la herramienta como una base de datos pública de imágenes tridimensionales de células madre para facilitar el desarrollo de nuevos modelos computacionales.
«Nuestro objetivo de futuro es identificar nuevos fármacos que podamos utilizar para mejorar el sistema inmunológico y la calidad de vida de las personas mayores», concluye el investigador del IDIBELL.
