Un equipo de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y de la Universidad de Hamburgo (Alemania) ha logrado desentrañar cómo impacta el Alzheimer en varios tipos de células del cerebro. Para ello, han analizado 1,3 millones de células pertenecientes a 18 clases celulares diferentes, utilizando técnicas avanzadas de medicina de redes e inteligencia artificial (IA).
“Aunque se conocen bien sus señales visibles en el cerebro, el Alzheimer aún guarda muchos misterios porque sigue sin estar claro qué ocurre dentro de cada tipo de célula cerebral: qué genes se descontrolan, quién los dirige y por qué unas neuronas son más vulnerables que otras”, ha explicado la investigadora Andrea Álvarez.
Los especialistas subrayan la relevancia del enfoque empleado para estudiar las células cerebrales, comparando muestras de individuos sanos con muestras de personas con Alzheimer extraídas del atlas público “Seattle Alzheimer's Disease Brain Cell Atlas” (SEA-AD).
En este trabajo se ha integrado la medicina de redes, que modeliza los genes como una red para identificar cuáles actúan de forma coordinada y qué “interruptores” regulan su actividad, con el modelo de IA scGPT, entrenado con más de 33 millones de células humanas en una versión específica para tejido cerebral.
Los hallazgos indican que las alteraciones ligadas al Alzheimer se agrupan en conjuntos concretos de genes asociados a la inflamación, la comunicación entre neuronas y la matriz que rodea a las células. Ambas herramientas coinciden en señalar los mismos genes clave: la IA destaca cuáles son más influyentes, mientras que la medicina de redes detalla cómo se relacionan entre sí.
“El hallazgo más destacado se dio en las neuronas SST, un tipo de neurona especialmente vulnerable al Alzheimer. En ellas se identificó un posible mecanismo regulador nuevo que une inflamación y daño celular, y que está alterado precisamente en las neuronas más afectadas”, ha explicado Álvarez, estudiante de doctorado de la UPM que desarrolló este trabajo durante una estancia en el Institute for Computational Systems Biomedicine de Hamburgo.
Implicaciones prácticas y futuras líneas de investigación
Aunque estos resultados deberán ser validados experimentalmente en el laboratorio, los investigadores señalan que aportan información clave: conocer qué mecanismos se modifican en cada tipo de célula puede aclarar por qué algunas poblaciones neuronales muestran una mayor vulnerabilidad al Alzheimer y orientar el diseño de nuevas líneas de investigación en posibles dianas terapéuticas.
El trabajo no propone aún un tratamiento ni aplicaciones clínicas inmediatas, pero los autores ponen el acento en el conocimiento generado, útil para perfeccionar la detección temprana y explorar nuevas estrategias terapéuticas frente a una patología que afecta a más de 800.000 personas en España y de la que se diagnostican alrededor de 40.000 casos nuevos cada año, según la Sociedad Española de Neurología (SEN).
El estudio ofrece además una hoja de ruta computacional para priorizar genes, interpretar sus interacciones y plantear nuevas hipótesis sobre los mecanismos moleculares implicados en la enfermedad, demostrando que la combinación de inteligencia artificial y medicina de redes permite no solo identificar qué genes son relevantes, sino también comprender los motivos de su importancia.
Con ello, se consolida el papel de la IA y de la biología computacional como herramientas esenciales para profundizar en el estudio de las enfermedades neurodegenerativas y avanzar hacia una visión más detallada de su complejidad biológica.