Marcos Díaz, científico gallego en el CNIO.
Marcos Díaz, investigador galego sobre cancro: "A intelixencia artificial non vai resolver todo"
O santiagués dirixe o novo Grupo de Xenómica Digital do Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, onde mediante a aplicación de intelixencia artificial e 'machine learning' buscan patróns de mutacións que permitan predicir o desenvolvemento do cancro e a súa resposta aos tratamentos
Pódeche interesar: Un estudo galego revela que a música modifica a microbiota de persoas con autismo e demencia
Predicir o desenvolvemento do cancro e a súa resposta aos tratamentos mediante a identificación de patróns de mutacións co uso de ferramentas basadas na Intelixencia Artificial e machine learning. Este é o obxectivo do Grupo de Xenómica Dixital do Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), que dirixe o galego Marcos Díaz Gay.
Natural de Santiago de Compostela, Díaz Gay regresou o ano pasado da Universidade de California, en San Diego (Estados Unidos), para poñerse á fronte deste grupo ao que tamén se uniron os investigadores postdoctorais Pilar Gallego e José Córdoba.
A ruta do santiagués ata chegar ao CNIO foi "inusual". Díaz Gay, enxeñeiro de camiños pola Universidade da Coruña (UDC), comezou a súa carreira vencellado á parte técnica e aplicada.
Xa daquela había grupos de investigación da universidade que usaban a base matemática para outros eidos máis centrados na biofísica, o que lles permitía coñecer "como interactúan as diferentes forzas dentro dunha célula e como iso axudaba ou non ás células tumorales a medrar".
Algo que lle chamou a atención ao científico, que apostou por seguir formándose neste ámbito en Barcelona e Estados Unidos, onde estivo cinco anos. Xa de volta á casa, o santiagués aportará os seus coñecementos técnicos a esta nova investigación do cantro coa que se busca crear ferramentas que identifiquen con precisión os patróns das firmas mutacionais de cada tumor.
Es un claro exemplo da importancia da multidisciplinariedade, de como partindo dunha carreira como a enxeñería de camiños se pode chegar a este tipo de investigacións
Esta multidiciplinariedade está en auxe. En España custou un pouquiño arrancar, pero noutros países xa se viña facendo dende antes: xente que se derivaba ao ámbito médico. Aquí, eu tiven dificultades para atopar un máster que facer coa miña formación previa.
É certo que hoxe en día é fundamental, os equipos de investigación teñen perfís moi diferentes, e todos aportan. Traballamos no que se coñece como bioinformática, que é a intersección entre a bioloxía e a matemática, e vemos xente con perfís biolóxicos que se introduce no mundo da informática e na programación e outros que vimos da parte técnica e collemos os coñecementos máis clínicos.
"Nos tumores prodúcense moitos cambios porque son células que se dividen moitas veces e existen procesos que os xeran. Nós tratamos de ver patróns nestos cambios do seu ADN para sacar coñecemento: infórmannos de que pode estar causando esas mutacións e, por tanto, que pode estar detrás desos tumores"
En que está traballando o teu grupo do CNIO?
Especializámonos nunha metodoloxía de traballo que se coñece como firmas mutacionais e que consiste na aplicación da intelixencia artificial á xenómica do cranco. Intentamos ver os cambios que suceden nas células tumorais, o que as distingue do resto de células que temos no corpo, e como están determinados por varios procesos.
Ata agora, o que se coñecía como investigación da xenómica do cancro céntrase nos cambios claves (driver), que serían os que fan que esas células do tumor teñan unha vantaxe evolutiva sobre outras e que comecen a dividirse rápidamente. Niso é no que consiste un tumor: nun crecemento descontrolado de células.
Esas mutacións que xeraban esa vantaxe evolutiva son as fundamentais. A día de hoxe temos fármacos deseñados para tratar de frear este proceso, os cambios que suceden no xenoma e que, por tanto, fan que se desenvolva o tumor. É un traballo moi importante que se segue a facer.
Nos tumores prodúcense moitos cambios porque son células que se dividen moitas veces e existen procesos que os xeran. Nós tratamos de ver patróns nestos cambios do seu ADN para sacar coñecemento: infórmannos de que pode estar causando esas mutacións e, por tanto, que pode estar detrás desos tumores
Un exemplo é o tabaco, do que sabemos que distincos compostos xeran mutacións no xenoma dunha maneira moi concreta, son cambios moi específicos. Case podemos saber, a partires do xenoma dun tumor concreto, se está derivado de que esa persoa era fumadora e incluso canto chegou a fumar.
Centrádesvos máis nesos aspectos externos, máis alá da propia xenética, que poden chegar a facer que exista ese cancro.
Hai ambos casos. Hai certo porcentaxe de casos que sí que son hereditarios, de feito eu centrei a miña tese de doutado en Barcelona en familias nas que había moitos casos de cancro ou una predisposición xenéitca a ter máis risco de padecer a enfermidade.
Nós centrámonos en todos esos factores externos que aumentan o risco de ter cancro, a parte do que poidas ter pola túa propia xenética. A análise dos tumores permítenos ver estos dous factores, pero estamos falando sempre da xenética dos tumores, non da das persoas.
"A idea é determinar a nivel molecular aquelas características principais do tumor e tratar de atacar cun medicamento moi específico determinados casos"
¿Podería chegar a predecirse a aparición do cancro ou o estudo vai máis dirixido a coñecer como coidarnos e evitalo dentro do posible?
Ese é o futuro, a onde queremos chegar. Ata agora, fundamentalmente por motivos técnicos porque é máis sinxelo secuenciar o xenoma de tumores, centrámonos en pacientes. Son persoas que xa tiveron un cancro e por tanto podemos estudar como evolucionou, aprendendo cales son os procesos causantes das mutacións e como afectaron ao desenvolvemento do tumor.
Pero sen dúbida, unha das grandes aplicacións nas que traballamos é tratar de facelo a priori: ter información antes de que suceda para tratar de predicir quen pode ter cancro e, incluso, dentro de que unha persoa sexa diagnosticada, como podemos agrupar distintos pacientes en determinados subtipos de cancro que poidan ter un tratamento específico, o que chamamos medicina personalizada.
Canto máis se coñezan a orixe e as causas deste cancro, máis fácil é determinar o tratamento axeitado.
Sí, a idea é determinar a nivel molecular aquelas características principais do tumor e tratar de atacar cun medicamento moi específico determinados casos. Estamos vendo que a nosa análise de patróns mutacionais unido ao todo o anterior, os biomarcadores que xa se coñecen, pódenos axudar a facer esta medición.
Tratamos con datos de secuenciación que esixen que se faga unha biopsia, unha extracción de ADN das células tumorais... Pero a día de hoxe tamén se poden sumar outras fontes de información como análise de imaxe ou radioloxía, que xunto a intelixencia artificial e outros métodos nos poden axudar a predicir mellor a evolución destos tumores e incluso chegar ao nivel de intentar anticiparnos o máximo posible.
Estas ferramentas, ¿poden aplicarse a todo tipo de cancros?
Nós traballamos o que se adoita determinar Pan-Cancer, distintos tipos tumorais, pero moitas veces é máis sinxelo entrar nun tipo. Cada tipo tumoral ten as súas características tanto a nivel clínico como molecular. Nos estudos recentes centrámonos máis no cancro colorrectal e de pulmón, pero este tipo de análise podería aplicarse a todos os tumores.
De feito, temos estudos con distintos colaboradores en diferentes partes do mundo aplicando isto a outros tipos tumorais. Estamos traballando cun grupo de México que o está aplicando nun cancro de pel moi específico que é máis prevalente en rexións mexicanas que noutras zonas do mundo, e outros equipos están centrados no cancro pediátrico.
"Pode ser que a intelixencia artificial nos dirixa cara un sitio, pero todo o coñecemento que temos da bioloxía, dos tumores e de como responden á práctica clínica vainos aportar"
Unha vez estean xa esas ferramentas, ¿cando e como poderían chegar a aplicarse coa poboación xeral?
Esta é a pregunta clave: ¿cando vai ser unha realidade? É difícil de responder. Nós traballamos como investigadores coa idea de que poida chegar. Primeiro hai que demostrar a efectividade destos métodos en diferentes pacientes, para o que traballamos con datos de cohortes de pacientes de diferentes países que están dispoñibles para a investigación.
A idea é levalo á práctica clínica. En España estamos intentando contactar con clínicos, con hospitais, para tratar de ter as nosas cohortes de pacientes españois para aplicar estos métodos en investigación primeiro. O seguinte paso sería levalo a un ensaio clínico onde se probe isto en comparación cos estándares actuais.
Temos que demostrar que todos estos métodos melloran o que temos actualmente. España é punteira en ensaios clínicos, e gustaríanos poder aportar a nosa parte nese sentido. No CNIO hai un grupo estudando este ámbito da xenómica e estánse comezando estudos clínicos derivados de biomarcadores, de intelixencia artificial, de análises xenómicos.
¿Está o futuro da investigación do cancro na intelixencia artificial?
É unha das partes, a intelixencia artificial non vai resolver todo. É fundamental para o futuro como complemento a unha análise clínica, aos ensaios clínicos estandarizados, e á investigación tamén en modelos de liñas celulares ou modelos animais para probar tanto a nivel biomarcador, para predicir se os pacientes se van beneficiar ou non dun tratamento, como para o propio desenvolvemento de terapias ou medicamentos.
A intelixencia artificial ten a posibilidade de acelerar todo este proceso, e de axudarnos a buscar novas frontes e tratamentos. Isto ten que vir complementado cunha boa investigación clínica e biomédica onde teñamos claro cales son esas vías. Pode ser que a intelixencia artificial nos dirixa cara un sitio, pero todo o coñecemento que temos da bioloxía, dos tumores e de como responden á práctica clínica vainos aportar.
É un traballo en combinación, por iso é moi importante combinar ese esforzo que estamos facendo con toda infraestrutura clínica e biomética de gran nivel que temos en España.
