Tendencias21
Crean el primer Google Maps de un tumor

Crean el primer Google Maps de un tumor

Investigadores norteamericanos han creado el primer Google Maps de un tumor. Representa con precisión el tráfico de sangre dentro de los tumores, la oxigenación y los cambios estructurales que se producen.

Crean el primer Google Maps de un tumor

Investigadores de la Universidad Johns Hopkins en Maryland (USA) han desarrollado un mapa del funcionamiento de un tumor que imita la herramienta Google Maps sobre el tráfico de una ciudad.

El mapa es una representación en 3D de la red de vasos sanguíneos de cada tumor con un mapa codificado por colores de los movimientos de la sangre en forma de tráfico a través de los vasos que lo alimentan.

«Se parece mucho a Google Maps», señala Arvind Pathak, autor principal del estudio, en un comunicado. «Los segmentos de vasos sanguíneos son las calles y el flujo de sangre en cada segmento es análogo al tráfico a lo largo de cada calle».

Y como las aplicaciones geográficas, añade, el modelo muestra una descripción precisa de lo que ocurre dentro de un tumor en un momento dado.

El mapa calcula y visualiza con precisión los cambios estructurales y funcionales de los vasos sanguíneos necesarios para el crecimiento de un tumor.

Combina datos de imágenes en 3D de alta calidad de muestras de tumores de modelos animales con fórmulas matemáticas sofisticadas.

Modelo urbano replicado

El resultado es un modelo que representa con precisión el tráfico de sangre dentro de los tumores, incluido el complejo flujo de sangre, la oxigenación y los cambios estructurales que se producen. Los resultados se publican en  Nature Scientific Reports.

Los investigadores advierten que el enfoque aún no es directamente aplicable a los tumores humanos.

Sin embargo, especifica Pathak, «a medida que mejore nuestra capacidad para obtener imágenes de alta resolución en la clínica, esperamos que esta herramienta se pueda adaptar para proporcionar una forma no invasiva de predecir el comportamiento del cáncer de un paciente individual y personalizar su terapia».

En la actualidad, el modelo debería ser útil para los bioingenieros y los biólogos del cáncer para estudiar más fácilmente los aspectos de la biología del tumor a través de una simulación informática, así como para realizar pruebas de posibles terapias.

Respuesta a una necesidad

Pathak, explica que el proyecto se desarrolló debido a la necesidad de abordar las complejidades de la biología del cáncer en el crecimiento y el desarrollo de tumores.

Se planteó la necesidad de desarrollar mejores modelos predictivos, ya que muchos modelos existentes emplean aproximaciones rudimentarias de la compleja geometría de los vasos sanguíneos de un tumor en el momento de su formación.

Para crear un modelo que reflejara con mayor precisión la estructura y el comportamiento de los tumores, su equipo de investigación implantó en ratones células tumorales de mama humanas y realizó una imagen de los tumores resultantes mediante microscopía de resonancia magnética 3D e imágenes de micro-cromografía computarizada (micro-CT).

Estas imágenes 3D de alta resolución proporcionaron información detallada sobre el volumen de un tumor y la estructura de sus redes de vasos sanguíneos (el tamaño de una ciudad y su red de calles).

Literatura científica

A continuación, los investigadores rastrearon la literatura científica para encontrar información sobre cómo estas estructuras probablemente se comportarían en un sistema vivo. Específicamente, buscaron estudios que incluyeran mediciones de la presión arterial, el flujo sanguíneo y el volumen en vasos, similares a los observados en sus tumores.

Utilizando esta información, el grupo desarrolló un conjunto de fórmulas matemáticas diseñadas para representar estos aspectos de los tumores. Lo hicieron combinando los datos de estudios publicados anteriormente con la información que recopilaron.

«El modelo basado en imágenes comprende miles de puntos de datos sobre el flujo sanguíneo previsto y la oxigenación intravascular en todos los tumores», dice Pathak.

Crean el primer Google Maps de un tumor

Fácil de ver y entender

El siguiente desafío para el grupo era hacer que la información que recopilaron fuera fácil de ver y entender, imitando los mapas geográficos basados ​​en la web que se pueden ver y superponer fácilmente con diferentes tipos de información útil, como el tiempo de viaje, la actividad del tráfico, los desvíos y la velocidad media.

«Tuvimos que crear una forma completamente nueva de representar la información que habíamos generado para que fuera significativa y no abrumadora para aquellos que necesitan entenderla y usarla», dice Pathak.

Para hacer eso, Pathak reclutó a Akanksha Bhargava, ingeniero mecánico y becario postdoctoral en el Laboratorio de Biología de Sistemas, para desarrollar los modelos matemáticos.

«Hicimos una reflexión sobre diferentes formas de superponer los resultados del modelado en la geometría subyacente de los vasos sanguíneos sin comprometer la complejidad y la riqueza de los datos», dice Bhargava, y el resultado fue prometedor.

Pathak dice que el equipo planea poner estas imágenes a disposición de la comunidad científica para fines de investigación. El modelo se puede hacer interactivo, de modo que los usuarios pueden alterar parámetros como el ancho de los vasos sanguíneos para observar el efecto en el flujo sanguíneo y la administración de fármacos u otros tratamientos en el tumor.

Referencia

Tumor Ensemble-Based Modeling and Visualization of Emergent Angiogenic Heterogeneity in Breast Cancer. Spyros K. Stamatelos et al. Scientific Reports, volume 9, Article number: 5276 (2019). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-40888-w
 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Una pequeña luna de Saturno parecida a la “Estrella de la Muerte” de Star Wars contiene un océano oculto 8 febrero, 2024
    Por debajo de la superficie repleta de cráteres de Mimas, una de las lunas más pequeñas de Saturno, se esconde un océano global de agua líquida de reciente formación. El satélite posee tan sólo unos 400 kilómetros de diámetro y presenta un notable parecido con la “Estrella de la Muerte”, una estación espacial imperial que […]
    Pablo Javier Piacente
  • Logran controlar un objeto virtual con la mente durante un sueño lúcido 8 febrero, 2024
    Un grupo de participantes en un nuevo estudio científico logró manejar un vehículo virtual a través de un avatar únicamente con su mente, mientras sus cerebros permanecían en la fase REM del sueño. Además de profundizar en los misterios de la consciencia humana, la innovación podría facilitar el acceso a nuevos desarrollos tecnológicos, como un […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un proyecto global trabaja para crear de forma colaborativa un cerebro robótico general 8 febrero, 2024
    El auge de la inteligencia artificial generativa impulsa un proyecto global que trabaja para crear un cerebro robótico general, capaz de generar androides como los que hemos visto hasta ahora solo en la ciencia ficción. Pero es cuestión de tiempo que convivamos con ellos en perfecta armonía. Ya no es una utopía.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • La IA está capacitada para resolver dilemas morales cuando conduce vehículos autónomos 8 febrero, 2024
    Los sistemas de IA muestran significativas similitudes éticas con las reacciones humanas ante dilemas morales, lo que los acreditan para conducir vehículos autónomos tal como lo harían las personas.
    Redacción T21
  • Los huracanes se están volviendo tan fuertes que ya no existen categorías para clasificarlos 7 febrero, 2024
    Cinco tormentas en la última década tuvieron velocidades de viento que pertenecen a una hipotética categoría 6 en la escala de huracanes Saffir-Simpson: el fenómeno obligaría a los científicos a crear una nueva clasificación, capaz de reflejar la virulencia de los huracanes en la actualidad. Las causas principales del fenómeno tienen su origen en el […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un asteroide habría explotado sobre la Antártida hace unos 2,5 millones de años 7 febrero, 2024
    Un asteroide se desintegró sobre el continente antártico hace aproximadamente 2,5 millones de años: la evidencia proviene de un análisis químico de más de 100 pequeños trozos de roca extraterrestre, que se han preservado dentro de las enormes capas de hielo. Hasta el momento, solo se conocen otros dos eventos de explosiones aéreas antiguas en […]
    Pablo Javier Piacente
  • Crean la primera niña de inteligencia artificial del mundo 7 febrero, 2024
    La primera niña IA del mundo ha sido creada por científicos chinos, que la han dotado de emociones e intelecto y de la capacidad de aprender de forma autónoma. Se comporta como si tuviera tres o cuatro años y representa un avance significativo para el campo de la inteligencia artificial general.
    Redacción T21
  • Oponerse a la regulación de los pesticidas no es la solución al problema de los agricultores 7 febrero, 2024
    Los agricultores que se movilizan en España y Europa se oponen con firmeza a las nuevas regulaciones europeas en materia de pesticidas, lo que representa una amenaza mayor para la salud pública que tener una central nuclear al lado de casa: estos químicos han costado miles de vidas y enfermos crónicos, al tiempo que han […]
    Eduardo Costas | Catedrático de la UCM y Académico de Farmacia
  • El arte existió antes del surgimiento de los humanos modernos 6 febrero, 2024
    Nuevas investigaciones sugieren que nuestros parientes humanos arcaicos, como los neandertales, ya contaban con las capacidades cognitivas para desarrollar arte: el hallazgo de ejemplos cada vez más antiguos de expresión artística en el registro arqueológico confirmaría esta hipótesis. Sin embargo, aún se discute si estas manifestaciones creativas pueden catalogarse como arte.
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren una nueva supertierra que podría ser un mundo habitable 6 febrero, 2024
    Un planeta extrasolar del tipo supertierra, denominado TOI-715 b y aproximadamente una vez y media más ancho que la Tierra, podría ser capaz de albergar vida: orbita dentro de la zona habitable de una enana roja, a escasa distancia de nuestro planeta. Además, podría estar acompañado de otro cuerpo planetario, con un tamaño casi idéntico al […]
    Pablo Javier Piacente