Un equipo científico ha desarrollado 'ChromAgeNet', una herramienta de inteligencia artificial capaz de detectar el envejecimiento en las células madre de la sangre analizando la estructura tridimensional del ADN en el núcleo y que puede acelerar la búsqueda de fármacos para rejuvenecer el sistema inmunitario.

Publicada en la revista científica Aging Cell, la investigación demuestra que la organización de la cromatina -el material de ADN y proteínas que regula la función celular- contiene información clave sobre la edad biológica y permite evaluar de forma masiva 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 Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) y del Instituto de Salud Global de Barcelona (ISGlobal).

"Nosotros trabajamos con células madre de la médula ósea e intentamos analizar lo que va cambiando con el paso del tiempo cuando los individuos -hasta ahora ratones- envejecen", explica Florian en declaraciones a EFE.

IMÁGENES TRIDIMENSIONALES

Para entrenar el modelo informático de 'ChromAgeNet', las científicas analizaron imágenes tridimensionales de núcleos de células madre de ratón mediante redes neuronales convolucionales.

"El ADN tiene una estructura tridimensional precisa que va cambiando con el tiempo y desplegamos una IA capaz de ver esos cambios tan sutiles que no necesariamente se perciben con el ojo humano", señala Petrone.

El algoritmo alcanzó una precisión del 77 % a la hora de clasificar correctamente los núcleos entre jóvenes y envejecidos, superando los modelos tradicionales al detectar patrones en la periferia nuclear mediante el uso de DAPI, una tinción estándar de bajo coste.

"Esta técnica es explicable y nos permite entender qué es lo que el algoritmo encuentra en estas imágenes para poder relacionarlo con los procesos biológicos", añade la investigadora del BSC-CNS.

Los análisis revelaron que en las células jóvenes la cromatina se presenta de forma 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", subraya Florian.

Como prueba de concepto, las autoras aplicaron 'ChromAgeNet' a células envejecidas tratadas con fármacos epigenéticos para evaluar si estos compuestos devolvían a la cromatina una arquitectura propia 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 futuro es identificar nuevos fármacos que podemos utilizar para mejorar el sistema inmunitario y la calidad de vida de la gente mayor", concluye la investigadora del IDIBELL.