Una eina bioinformàtica per estudiar malalties complexes integrant diferents escales biològiques

Algunes malalties són complexes d’estudiar i tractar, ja que en el seu desenvolupament hi intervenen diferents components del cos humà que se situen a diferents escales: gens, cèl·lules, teixits, comportament. Això passa, per exemple, en les demències, que per aquest motiu no tenen un marcador clar que ajudi a diagnosticar-les i tractar-les. “A les malalties complexes és molt difícil tenir biomarcadors genètics. Sovint estan determinades per múltiples gens i hi ha molt de soroll de fons”, explica Jordi Garcia-Ojalvo, director del Laboratori de Biologia de Sistemes Dinàmics al Departament de Medicina i Ciències de la vida, Universitat Pompeu Fabra (MELIS-UPF).

García-Ojalvo és un dels investigadors principals d’un estudi internacional que ha desenvolupat una eina per poder analitzar aquest tipus de malalties. Es tracta d’una eina computacional que permet relacionar diferents escales biològiques, tant microscòpiques, com els gens i les cèl·lules, com macroscòpiques, com els teixits o el comportament. Aquest estudi ha estat coliderat des del MELIS-UPF i l’Hospital del Mar Research Institute.

Els investigadors han fet servir aquest tipus d’anàlisi per estudiar l’esclerosi múltiple, una malaltia autoimmune de causa desconeguda que afecta el teixit neuronal i provoca una discapacitat significativa. Alguns estudis ja havien intentat integrar xarxes biològiques per entendre la malaltia, sobretot intentant relacionar l’efecte de diversos gens. Però mai abans no s’havia fet un estudi que relacioni diferents nivells. S’ha analitzat la relació entre gens, proteïnes, cèl·lules, teixits (a través d’imatges cerebrals i de la retina) i el comportament en 328 pacients i 90 individus sans.

“Amb aquesta anàlisi de xarxes en 5 nivells (gens, proteïnes, cèl·lules, òrgans i comportament), hem aconseguit identificar quins elements de les diferents escales estan relacionats a nivell biològic”
Jordi García-Ojalvo (MELIS-UPF) 

Amb aquest enfocament de xarxes multinivell s’ha aconseguit revelar una relació entre la proteïna MK03, prèviament associada a l’esclerosi múltiple, el recompte de cèl·lules T del sistema immune, el gruix de la capa de fibres nervioses de la retina i la velocitat en què la persona pot caminar. Aquest descobriment és un pas més cap a la identificació d’un biomarcador que ajudi a diagnosticar i cercar un tractament per a la malaltia.

“A les malalties complexes succeeixen moltes coses alhora, i ho fan a múltiples escales i al llarg del temps. Per això els éssers humans, tant personal investigador com mèdic, difícilment podem visualitzar-ho si no és amb aquest tipus d’eines que ens permeten discernir i identificar els elements que hi estan relacionats”, explica Pablo Villoslada, investigador de l’Hospital del Mar que ha codirigit l’estudi amb García-Ojalvo. L’eina que han desenvolupat serveix per estudiar altres malalties complexes, com ara l’Alzheimer o altres demències.