Notícies

09/02/2024 - Informació institucional

L'anàlisi de xarxes biològiques permet entendre la complexitat de l'esclerosi múltiple

Un estudi internacional ha utilitzat una eina de biologia computacional que, analitzant multitud de dades biològiques de pacients d'esclerosi múltiple -que cobreixen des d'informació genètica a l'organisme complet-, revela la relació entre elements de diferents escales biològiques i millora el coneixement i diagnòstic de la malaltia.

Una recerca internacional liderada pel Departament de Medicina i Ciències de la Vida (MELIS) de la Universitat Pompeu Fabra, en col·laboració amb l'Hospital de la Mar, l'Hospital Clínic, la Universitat de Medicina de Berlín, Charité, i les universitats d'Oslo i Gènova, ha desenvolupat una eina de biologia computacional, basada en l'anàlisi de xarxes multinivell, per a tenir una visió integrada de l'esclerosi múltiple. Aquesta eina es podria utilitzar per estudiar altres malalties complexes com les demències.

L'esclerosi múltiple és una malaltia autoimmune de causa desconeguda que es produeix quan el sistema immunitari ataca el cervell i la medul·la espinal. Es tracta d'una malaltia complexa que no sempre és fàcil de diagnosticar i que abasta una àmplia gamma d'escales biològiques, des dels gens i les proteïnes fins a les cèl·lules i els teixits, passant per tot l'organisme.

Els símptomes de l'esclerosi múltiple varien entre pacients, però els més comuns abasten des de problemes de visió, astènia, dificultat per caminar i mantenir l'equilibri, a entumiment o feblesa en braços i cames. Tots ells poden aparèixer i desaparèixer o perdurar en el temps.

L'estudi publicat avui a la revista Plos Computational Biology ha fet una anàlisi de xarxa multinivell de dades multiòmiques (genòmiques, fosfoproteòmiques i citòmiques), imatges cerebrals i retinals i dades clíniques de 328 pacients amb esclerosi múltiple i 90 individus sans. Es tracta d'un dels primers estudis fins al dia d'avui que analitza a la vegada dades d'escales molt diferents, cobrint des dels gens fins a l'organisme complet. D'aquesta manera, la nova eina permet abastar la complexitat de les malalties cròniques.

"En aquest estudi hem analitzat cinc nivells alhora -gens, proteïnes, cèl·lules, parts del cervell i comportament-. La proximitat dels elements de cada nivell en cada persona ha determinat la connexió entre els elements dins de cada nivell i entre nivells i, mitjançant la dinàmica booleana -considerant cada element com a actiu o inactiu- i la introducció de pertorbacions en el sistema, hem fet oscil·lar els elements de la xarxa. Així hem aconseguit identificar quins elements dels diferents nivells estan relacionats a nivell biològic", explica Jordi Garcia-Ojalvo, catedràtic de Biologia de Sistemes i director del Laboratori de Biologia de Sistemes Dinàmics al Departament de Medicina i Ciències de la Vida de la UPF.

Dr. Pablo Villoslada

"En les malalties complexes, com en la societat, succeeixen moltes coses alhora, i ho fan a múltiples escales i al llarg del temps. Pel que els éssers humans, investigadors i metges, difícilment podem visualitzar-ho si no és amb aquesta mena d'eines que ens permeten discernir i identificar els elements que estan relacionats", afegeix Pablo Villoslada, que és professor associat del Departament de Medicina i Ciències de la Vida de la UPF, Director del Programa de Neurociències de l'Hospital de la Mar Research Institue i Cap del Servei de Neurologia de l'Hospital de la Mar, i que ha codirigit l'estudi juntament amb Garcia-Ojalvo.

Gràcies a l'enorme capacitat de les xarxes de simplificar dades complexes, han aconseguit revelar la correlació entre la proteïna MK03 -prèviament associada amb l'esclerosi múltiple- amb el recompte total de cèl·lules T -cèl·lules del sistema immunitari que ajuden a combatre les infeccions-, el gruix de la capa de fibres nervioses de la retina i la prova de marxa cronometrada -que mesura el temps que triga un pacient a recórrer 7,5 metres tan ràpid com sigui possible-.

Malgrat que la mida de l'estudi no ha permès validar que aquesta correlació es pugui utilitzar com un biomarcador per a diagnosticar i, possiblement, tractar l'esclerosi múltiple, ha permès tenir una visió integrada d'aquest sistema complex i revelar la relació entre quatre escales biològiques: proteïnes, cèl·lules, teixits i comportament.

"En les malalties complexes és molt difícil tenir biomarcadors genètics. Sovint són determinades per múltiples gens i hi ha molt de "soroll de fons". I aquí estem estudiant conjunts de gens, proteïnes, i fenotips i, si estan relacionats entre si, tenim una indicació de l'existència de la malaltia", afegeix Garcia-Ojalvo.

"Amb l'esclerosi múltiple hem de construir un trencaclosques del qual intuïm més o menys el seu aspecte. No anem a cegues, per això utilitzem la biologia de sistemes que ens informa de les relacions rellevants entre els elements perquè el trencaclosques sigui coherent, encaixi i n'aprenguem. I una vegada sapiguem com funciona la malaltia, puguem descobrir com afrontar-la", conclou Villoslada.

Aquesta eina basada en la relació entre la biologia bàsica i la medicina aplicada, es podria aplicar a l'estudi d'altres malalties complexes com l'Alzheimer i altres tipus de demències.

Totes les notícies