miércoles, 29 de mayo de 2019

Así son los bisturís inteligentes, capaces de detectar tumores cerebrales en plena operación

28 May 2019 15:04h.

Una investigación europea y mexicana está desarrollando un bisturí capaz de detectar a través de vibraciones microscópicas cuando un tejido cerebral es sano o fue afectado por un tumor.
A la hora de detectar los tejidos sanos y los afectados por el tumor, el bisturí hace vibrar 400 milisegundos al cerebro en 4.000 diferentes frecuencias.
Luego se analizan esas frecuencias para obtener un modelo matemático de las propiedades de lo que se está tocando.
Este dispositivo podría ser usado en la extracción de tumores en otras partes del cuerpo, ya sea en forma de bisturí o de endoscopio inteligente para cirugías de estómago o intestino, por ejemplo.
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Existen toda clase de dispositivos conectados, desde frigoríficos hasta coches, pasando por hogares y ciudades. Pero, ¿alguna vez habían pensado siquiera en conectar y dotar de inteligencia a un bisturí?

Por ahí van los tiros de un particular trabajo de la Universidad Técnica de Monterrey, Universidad de Hannover y la Universidad Libre de Bruselas, por el que se está desarrollando un bisturí capaz de detectar a través de vibraciones microscópicas cuando un tejido cerebral es sano o fue afectado por un tumor. El dispositivo puede, además, de orientar al neurocirujano a través de alertas qué puede ver y escuchar en plena operación.

Este bisturí de nuevo cuño cuenta con sensores y algoritmos de procesamiento digital de señales avanzados. A la hora de detectar los tejidos sanos y los afectados por el tumor, el bisturí hace vibrar 400 milisegundos al cerebro en 4.000 diferentes frecuencias.

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Con ello se obtiene una fotografía de cómo el cerebro está vibrando y se analizan esas frecuencias para obtener un modelo matemático de las propiedades de lo que se está tocando.

Los científicos indican que el bisturí es tan preciso que incluso puede ayudar a detectar tumores en fase temprana, cuando la diferencia entre el tejido sano y el afectado es casi imperceptible para el sentido de la vista y tacto de los cirujanos.
Además, el dispositivo (actualmente en proceso de patente y a la espera de la autorización para comenzar con las pruebas en humanos) podría ser usado en la extracción de tumores en otras partes del cuerpo, ya sea en forma de bisturí o de endoscopio inteligente para cirugías de estómago o intestino, por ejemplo.
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La máquina de matar tumores cerebrales se estrena en Navarra: es un virus transgénico

Un nuevo trabajo muestra en ratones la eficacia del virus para combatir dos tipos de cáncer pediátrico. Este tipo de tratamiento ya se ha aprobado en EEUU para tratar el melanoma o el glioma en humanos

Foto: Una terapia intravenosa contra el cáncer (Calleamanecer / Wikimedia Commons) — Una terapia intravenosa contra el cáncer (Calleamanecer / Wikimedia Commons)

Antonio Villarreal

Más supervivencia sin secuelas

Usando modelos murinos de glioma de alto grado y glioma pontino intrínseco difuso, los investigadores hallaron que la supervivencia aumentaba en comparación con ratones no tratados con el virus. Además, entre aquellos ratones que lograron sobrevivir a largo plazo no se detectó ni rastro de las proteínas virales, lo que indica que el remedio entró, hizo su trabajo provocando de paso una respuesta inmunológica contra los tumores y luego se marchó del cuerpo de los ratones sin hacer ruido.
Hay un plan definido para alcanzar la aprobación de la Agencia Europea del Medicamento
¿Servirá este novedoso enfoque en el tratamiento de niños con este tipo de cáncer? En principio, los hallazgos que aparecen esta semana en 'Nature Communications' apuntan en ese sentido, aunque hará falta ver los resultados de los ensayos clínicos de fase I y II que ya están teniendo lugar antes de confirmarlo. Lo siguiente sería lograr la aprobación de las autoridades, algo que Alonso cree próximo: "Creo que estamos cerca de que esto ocurra, y hay un plan definido para alcanzar la aprobación de la Agencia Europea del Medicamento"

La música ayuda a construir el cerebro de los bebés prematuros

Acorta distancias con los cerebros de los niños nacidos a su tiempo

La música ayuda al desarrollo cerebral de los bebés prematuros y consigue que alcancen una capacidad similar a los de los niños nacidos a su tiempo, en relación con el aprendizaje, la concentración y la gestión de las emociones.

Bebé prematuro escuchando su música. Foto: Sizonenko, Stéphane. UNIGE.

Según la Organización Mundial de la Salud, cada año nacen el mundo unos 15 millones de niños prematuros (antes de que se cumplan las 37 semanas de gestación).

Alrededor de un millón mueren debido a complicaciones y se sabe que los que sobreviven presentan un riesgo alto de trastornos neuropsicológicos, especialmente los relacionados con el aprendizaje, la concentración o la gestión de las emociones.

Ahora, una investigación de la Universidad de Ginebra y de los Hospitales Universitarios de la ciudad suiza, ha descubierto que la música puede ayudar a reducir este riesgo.

En un artículo publicado en PNAS, estos investigadores señalan que una música especialmente compuesta para estos bebés desarrolla mejor las redes neuronales relacionadas con funciones sensoriales y cognitivas, después de que la hayan escuchado.

Petra Hüppi, una de las autoras de esta investigación, explica en un comunicado que cuando nacen estos bebés, su cerebro está todavía inmaduro. “El desarrollo cerebral se produce en condiciones diferentes a las del vientre materno, lo que unido a un entorno sensorial perturbador, provoca que las redes neuronales no se desarrollen con normalidad.”

Fragilidad

Para afrontar este problema, los investigadores señalan que los déficits neuronales de los prematuros se deben a situaciones inesperadas y estresantes que deben soportar estos bebés, así como a una falta de estimulación adecuada a su fragilidad.

La música se presenta como una buena alternativa para esta carencia, ya que puede provocar en los prematuros un estímulo agradable y estructurante, sobre todo porque el sistema auditivo se desarrolla antes.

Los investigadores se apoyaron en el compositor Andreas Vollenweider, que ya había desarrollado proyectos musicales con poblaciones frágiles, para proponerle la creación de una melodía que tuviera relación con estos bebés.

Se trataba de crear una música para despertarse, otra para dormir y otra para el tiempo en el que estaban despiertos.

También fue importante seleccionar el instrumento musical y el compositor probó con una serie de ellos en presencia de una enfermera especializada que observaba las reacciones de los bebés.

Finalmente optó por una flauta de La India llamada encantadora de serpientes (punji). Cuando la probaron, descubrieron que los prematuros se calmaban casi inmediatamente y que esa música llamaba su atención.

Vollenweider compuso entonces tres piezas de ocho minutos cada una que combinaban la flauta punji, arpa y campanas.

El experimento

Para probar su eficacia, las canciones fueron testadas en dos grupos diferentes de prematuros, cuyos cerebros eran analizados con imágenes de resonancia magnética funcional, que muestran las zonas cerebrales activas en cada momento.

De los prematuros, uno escuchó las piezas musicales y el otro grupo de no. Un tercer grupo, formado por bebés nacidos a su tiempo, permitía comprobar si los prematuros que escuchaban música podían alcanzar un desarrollo cerebral equivalente.

Si no escuchaban música, los prematuros mostraban una conectividad cerebral funcional más limitada que los bebés que habían nacido a su tiempo, lo que confirmó el efecto negativo de nacer antes de tiempo.

La red neuronal más afectada por esta situación es la llamada saliencia, que permite seleccionar entre diferentes estímulos sensoriales y establecer conexiones con otras neuronas para dar adecuada respuesta al estímulo.

Esta red, que sale perjudicada cuando se produce un nacimiento prematuro, es esencial para el aprendizaje y la ejecución de tareas cognitivas, de las relaciones sociales y la gestión de las emociones.

Reequilibrio neuronal

Cuando un prematuro está en cuidados intensivos, está sometido a una serie de estímulos que no tienen relación con su estado: puertas que se abren y cierran, alarmas que se activan, etc.

Estos bebés están en clara situación de desventaja respecto a los que todavía están en el útero, ya que deben procesar estímulos para los que no están preparados y no pueden relacionar el significado de cada estímulo en un contexto preciso.

Lo que comprobó esta investigación es que los prematuros que escucharon la música especialmente creada para ellos mejoraron significativamente sus conexiones cerebrales: las de saliencia, las de la corteza auditiva y las de la corteza frontal, aproximándose al dinamismo que mostraban los bebés nacidos a su tiempo.

Los niños prematuros que participaron en este experimento tienen hoy seis años, momento en el que los trastornos cognitivos pueden detectarse. Los investigadores se proponen ahora comprobar si los primeros resultados son consistentes con los datos que puedan obtener en la actualidad.

Referencia

Music in premature infants enhances high-level cognitive brain networks. Lordier L. et al. PNAS 2019 (in press). DOI:10.1073/pnas.1817536116

Creado un virus que ataca tumores cerebrales infantiles

Comienza en Navarra un ensayo clínico con un virus del resfriado modificado para atacar células cancerosas

Cristina Sáez

28/05/2019 17:56 | Actualizado a 28/05/2019 18:26

Un adenovirus, la familia de virus a que pertenece el del resfriado común, modificado genéticamente para atacar células tumorales ha demostrado que es capaz de combatir dos tipos de cánceres cerebrales letales y muy agresivos que aparecen en la infancia, sobre todo entre los 5 y los 7 años.

En un estudio realizado con ratones y que publica Nature Communications, investigadores del Centro de Investigación Médica Aplicada de la Universidad de Navarra (CIMA), liderados por Marta Alonso, han comprobado que un virus oncolítico, el Delta 24-RGD, resulta eficaz en modelos animales con glioma de alto grado y glioma difuso de tronco encefálico (DIPG), dos tipos de cáncer cerebral que suponen entre el 8 y el 12% de los tumores infantiles.

Según los resultados de este estudio, el virus, específicamente modificado para destruir células tumorales, es capaz de provocar una respuesta inmunitaria en los ratones y prolongar su supervivencia hasta tres veces en comparación con los ratones que no reciben tratamiento.

Para comprobar si esos resultados positivos son trasladables a los humanos y la terapia con virus oncolíticos puede integrarse en el arsenal de tratamientos para el cáncer, Alonso y su equipo ya han comenzado un ensayo clínico en fase I con niños con DIPG . El objetivo primordial de esta primera fase es demostrar que la administración del virus no resulta tóxica. Para este ensayo ya han reclutado a 8 de los 12 niños necesarios. Los investigadores comienzan también ahora las gestiones para iniciar otro ensayo clínico de fase 2 pero multicéntrico, en colaboración con el Hospital de Cáncer de Niños del Centro MD Anderson, en Texas.

“En el estudio que ahora publicamos hemos usado ratones transgénicos que reproducen el tumor de DIPG y hemos visto que el virus es capaz de entrar en las células tumorales, de infectarlas, replicarse en ellas, matarlas y generar una respuesta inmunitaria atrayendo hacia el tumor linfocitos”, resume Alonso.

Esta investigadora lleva más de una década implicada en este proyecto, desde que volvió a España en 2010 tras realizar un postdoctorado en el Centro del Cáncer MD Anderson, en Texas (EE.UU.), junto a la pareja española de neurólogos Juan Fueyo y Candelaria Gómez-Manzano. Fueron ellos quienes comenzaron a trabajar con este adenovirus oncolítico y quienes recientemente demostraron en un ensayo con adultos que es eficaz para frenar el glioblastoma, otro tipo de tumor cerebral, también letal.

“De todos los trabajos que he hecho en mi carrera, de este me siento especialmente orgullosa por todo lo que significa para mí. Era un reto personal en el que llevo trabajando muchos años”, añade Alonso, que decidió centrarse en los tumores infantiles “porque son una enfermedad rara huérfana que está abandonada”.

Imagen de un tumor cerebral (semnic / Getty)

Por el momento, explica Alonso con cautela, el Delta 24 parece seguro y desencadena una respuesta inmunitaria que se circunscribe casi toda a la masa del tumor, lo que hace que el sistema inmunitario la reconozca y envíe una respuesta. En todos los modelos animales que han probado el virus, que se inyecta en el tumor en el mismo momento en que se toma una biopsia del mismo, han observado que aumenta la supervivencia y, además, no encuentran restos de tumor visible en los ratones tratados. No obstante, en el estudio no han observado qué ocurría con los ratones con el trascurso del tiempo: si el tumor volvía a aparecer o surgían nuevos tumores de otros tipos, como ocurrió en un estudio realizado en el MD Anderson con este mismo virus Delta 24 en adultos que padecían glioblastoma.

Un arsenal de tratamientos

“El virus solo no será la panacea”, argumenta esta investigadora navarra. “Pero si somos capaces de ganar terreno terapéuticamente hablando al tumor y podemos luego combinar la estrategia del virus con otras, como fármacos o radioterapia, podremos aumentar la supervivencia de estos pacientes, que hoy por hoy están completamente desahuciados”.

Kalea y Noah, dos hermanos estadounidenses, se enfrentan al mismo cáncer cerebral (GoFundMe)

Para Jaume Mora, director del área de oncología y hematología del Hospital Sant Joan de Déu, uno de los mayores expertos mundiales en tumores del desarrollo y en concreto en DIPG, “este virus y otros que se están evaluando en la actualidad podrían formar parte de las opciones de tratamiento en el futuro. Se tendrán que combinar con otras estrategias, como vacunas, pero antes tenemos que aprender a utilizarlos y a controlarlos mejor”

“Si somos capaces de ganar terreno, terapéuticamente hablando, al tumor y combinamos la estrategia del virus con otras, como fármacos o radioterapia, podremos aumentar la supervivencia de estos pacientes, que hoy por hoy están completamente desahuciados”.

Este experto se muestra muy cauto a la hora de valorar si será posible trasladar el buen resultado obtenido en ratones a humanos. “En el experimento tratan el DIPG en fases muy iniciales del tumor, pero en la clínica cuando lo diagnosticamos los niños ya tienen una gran masa tumoral, mucho mayor que la de los animales del estudio. Además, estos tumores se infiltran muy rápido por todo el cerebro y la estrategia de pinchar el virus en el tumor, que está expandido por todo el tronco cerebral, no está muy clara”, señala y recuerda que en Sant Joan de Déu también realizaron experimentos con este virus inyectándolo en el tumor aunque sin éxito.

Otro factor de alerta es la respuesta inmunitaria. Recientemente, en Sant Joan de Déu llevaron a cabo un ensayo con retinoblastoma, el cáncer ocular infantil más frecuente, con un virus similar al Delta 24 y se tuvieron que enfrentar a la respuesta masiva del sistema inmunitario en el ojo. “Generó una respuesta inflamatoria bestial que dificultó mucho poder continuar con el ensayo. En este trabajo de Alonso al parecer el tronco cerebral no se inflama e insisten en que la respuesta inmunitaria participa en la erradicación del tumor. Quizás sea porque las dosis son bajas o por falta de eficacia del virus”.

https://www.lavanguardia.com/ciencia/20190528/462545041402/virus-resfriado-delta-24-tumor-cerebral-ninos-marta-alonso-dipg-glioma.html?utm_source=facebook&utm_medium=social&utm_content=ciencia&fbclid=IwAR3pHA7DWEM1CnvG8j0pBa9s4h6Fik9H_UZifgJDPbn1KdqTQdmzT8_v7FI

Un cribado de hepatitis C para toda España, reto a conseguir en menos de dos años

Roberto Benito

06:30 19/05/19

Un cribado de hepatitis C para toda España, reto a conseguir en menos de dos años

La Organización Mundial de la Salud establece 2030 como año límite para erradicar la enfermedad en los países avanzados.

El Ministerio de Sanidad y determinadas organizaciones que luchan contra la hepatitis están trabajando en la creación de un método de cribado que permita diagnosticar la enfermedad de la hepatitis C en los centros de atención primaria de España.
Para ello, el Ministerio de Sanidad ha realizado un estudio con población comprendida entre los 2 y los 80 años y que se espera que vea la luz antes del verano, ya que estaba previsto que se publicara a finales de 2016.
“Será un informe estupendo que permitirá ajustar el porcentaje de población afectada, que calculo que se situará entre el 0,80 y el 1%. Hasta ahora, el único estudio que tenemos es uno que ha salido este año en la Comunidad Valenciana”, cuenta a SALAMANCA24HORAS Esther Mate, presidenta de la Plataforma de Afectados por Hepatitis C de Salamanca.
La duda existe en la estrategia a seguir tras conocerse los datos del informe. En las reuniones que se han llevado a cabo, algunos participantes han defendido actuar por grupos de riesgo y otros por edades. Conseguir implantar este cribado permitiría aumentar las curaciones, pues se detectaría en fases iniciales. “Si no se localiza a esa gente que tiene la enfermedad y no lo sabe, como ocurre en Latinoamérica, la enfermedad se propagará”, indica la presidenta de la Plataforma de Afectados por Hepatitis C de Salamanca, que considera que “España lidera la lucha contra la hepatitis gracias a la pelea social de los enfermos”.
El objetivo es que dentro de dos años todos los centros de salud de atención primaria del país puedan realizar estos cribados con un coste de 1,20 euros. De esta manera, se trataría de cumplir con el reto marcado por la Organización Mundial de la Salud, que sitúa 2030 como fecha para erradicar la hepatitis C en el mundo desarrollado. Mate cree que se podrá cumplir con esta idea: “Llegará un día en el que la hepatitis C sea algo residual y vinculado a épocas en las que en los propios centros de salud te podían contagiar por no esterilizar jeringuillas. Será un mal recuerdo del pasado”
https://www.salamanca24horas.com/texto-diario/mostrar/1419101/cribado-hepatitis-c-toda-espana-reto-conseguir-menos-anos?fbclid=IwAR2NUoWoBqYAWdSqeD6FAkfVxjYdCMSQsSara2RpFNx0YxYVQ0wOyIUph6k

'Submarines' small enough to deliver medicine inside human body

En un artículo publicado en los materiales de hoy, los ingenieros explican cómo desarrollaron los submarinos de tamaño micrómetro que explotan los entornos biológicos para sintonizar su flotabilidad, permitiéndoles llevar medicamentos a lugares específicos en el cuerpo. ..." ya sabemos que los micro-motores utilizan diferentes fuerzas de conducción externas, como la luz, el calor o el campo magnético-para navegar activamente a una ubicación específica," dice el Dr. Liang. ..." en esta investigación, hemos diseñado micro-Motores que ya no confían en la manipulación externa para navegar a una ubicación específica. En cambio, se aprovechan de las variaciones en los entornos biológicos para navegar automáticamente a sí mismos

by Lachlan Gilbert, University of New South Wales

An artist's representation of 'micro-submarines' transporting their medical cargo through capillaries among red blood cells. Credit: UNSW

UNSW engineers have shown that micro-submarines powered by nano-motors could navigate the human body to provide targeted drug delivery to diseased organs without the need for external stimulus.

Cancers in the human body may one day be treated by tiny, self-propelled "micro-submarines" delivering medicine to affected organs after UNSW Sydney chemical and biomedical engineers proved it was possible.
In a paper published in Materials Today, the engineers explain how they developed micrometer-sized submarines that exploit biological environments to tune their buoyancy, enabling them to carry drugs to specific locations in the body.
Corresponding author Dr. Kang Liang, with both the School of Biomedical Engineering and School of Chemical Engineering at UNSW, says the knowledge can be used to design next generation "micro-motors" or nano-drug delivery vehicles, by applying novel driving forces to reach specific targets in the body.
"We already know that micro-motors use different external driving forces—such as light, heat or magnetic field—to actively navigate to a specific location," Dr. Liang says.
"In this research, we designed micro-motors that no longer rely on external manipulation to navigate to a specific location. Instead, they take advantage of variations in biological environments to automatically navigate themselves."
What makes these micro-sized particles unique is that they respond to changes in biological pH environments to self-adjust their buoyancy. In the same way that submarines use oxygen or water to flood ballast points to make them more or less buoyant, gas bubbles released or retained by the micro-motors due to the pH conditions in human cells contribute to these nanoparticles moving up or down.
This is significant not just for medical applications, but for micro-motors generally.
"Most micro-motors travel in a 2-dimensional fashion," Dr. Liang says.
"But in this work, we designed a vertical direction mechanism. We combined these two concepts to come up with a design of autonomous micro-motors that move in a 3-D fashion. This will enable their ultimate use as smart drug delivery vehicles in the future."
Dr. Liang illustrates a possible scenario where drugs are taken orally to treat a cancer in the stomach or intestines. To give an idea of scale, he says each capsule of medicine could contain millions of micro-submarines, and within each micro-submarine would be millions of drug molecules.
"Imagine you swallow a capsule to target a cancer in the gastrointestinal tract," he says.
"Once in the gastrointestinal fluid, the micro-submarines carrying the medicine could be released. Within the fluid, they could travel to the upper or bottom region depending on the orientation of the patient.
"The drug-loaded particles can then be internalized by the cells at the site of the cancer. Once inside the cells, they will be degraded causing the release of the drugs to fight the cancer in a very targeted and efficient way."
For the micro-submarines to find their target, a patient would need to be oriented in such a way that the cancer or ailment being treated is either up or down—in other words, a patient would be either upright or lying down.
Dr. Liang says the so-called micro-submarines are essentially composite metal-organic frameworks (MOF)-based micro-motor systems containing a bioactive enzyme (catalase, CAT) as the engine for gas bubble generation. He stresses that he and his colleagues' research is at the proof-of-concept stage, with years of testing needing to be completed before this could become a reality.
Dr. Liang says the research team—comprised of engineers from UNSW, University of Queensland, Stanford University and University of Cambridge—will be also looking outside of medical applications for these new multi-directional nano-motors.
"We are planning to apply this new finding to other types of nanoparticles to prove the versatility of this technique," he says.

Explore further

Researchers use micro-robots to carry cells to a target site in live animals

More information: Ziyi Guo et al. Biocatalytic self-propelled submarine-like metal-organic framework microparticles with pH-triggered buoyancy control for directional vertical motion, Materials Today (2019). DOI: 10.1016/j.mattod.2019.04.022

Journal information: Materials Today

Provided by University of New South Wales

https://phys.org/news/2019-05-submarines-small-medicine-human-body.html?fbclid=IwAR1pBgQwryJ9rdZY15qGgZYbV4-mdZ9zePTG60XSqgaTgg8y4HcUuD5lbZ4

Computer science research is also furthered by failure

Looking for minute aberrations in the genome is hard work, even though computer science has spent decades coming up with solutions for genomic information retrieval. Veli Mäkinen knows that proofs of impossibility can also benefit the scientific community.

How does it feel when research findings are not what was hoped for? According to Veli Mäkinen, Professor of computer science, it feels good.
For close to a decade, Mäkinen and his research group have been looking for a better way of finding alterations in human DNA. Such variants make up the genome of individuals, in addition to which they may influence the development of diseases.
The project came to a close recently, ending in an impasse of sorts: developing an efficient search algorithm is an impossibility without solving another difficult problem associated with computer science. The results are to be published in July 2019 at the ICALP conference. The project is joint work with Professor Roberto Grossi from the University of Pisa, PhD student Massimo Equi, and University Researcher Alexandru Tomescu.
How did this come about?

Looking for targeted therapies

Exploring certain DNA sequences is a basic tool of drug development and the identification of hereditary diseases, among other activities. With DNA data, researchers are developing increasingly individual cancer therapies that take into account individual genomes.
Traditionally, specific sections of DNA have been observed from sequenced DNA, entered into a computer as a single long string of characters. From this string, search algorithms look for the desired sequences much like Google combs through the universe of text on the internet. This is something that was already done in the 1970s.
What has also already been known for decades is that when the string of characters gets longer, searches get more cumbersome and the limits of computing power are quickly reached.
Furthermore, the genome subjected to searches is not an exact depiction of anyone’s genes. Rather, it is an approximation considered accurate enough by the scientific community.
“Actually, the reference genome can be quite far from the actual genome of individuals. This way, a lot of information on genomic variation important to drug development is lost,” Mäkinen explains.
This is why researchers are interested in genomic variants and why more accurate search methods are under development.

Experimenting with a variation graph

To better identify genomic variants, novel methods of looking for them emerged alongside the traditional one roughly 10 years ago. One of them entails instructing a search algorithm to look for DNA data from what is known as a variation graph.
Variation graphs are a way to present information in a manner that efficiently compacts data, which makes them well suited to presenting genomic data.

The genomes of different individuals are very similar. There is no sense in illustrating the genomes of millions of people in separate strings of characters; rather, the focus should be on determining their differences. In order to avoid an uncontrollable deluge of data, the nucleotide sequences common to all should be presented as a single string, like in this picture. Once differences between individuals are encountered, the variation graph branches off, allowing the search algorithm to find the variants. Getting back to identical genomic regions, the characters resume their single compact string. The search string pictured is ‘voting’ for two variants.

Result: impossible
Mäkinen's research group attempted to develop a search algorithm to look for specific DNA strings using such a variation graph as efficiently as traditional algorithms focused on single genomes.
It became apparent that this was impossible. The most obvious kind of search algorithm, one that jumps from each part of the graph to the next and compares characters, proved to be the best possible solution. As the length of character strings grows, running such searches starts to consume so much computing power that with currently available equipment, the calculations would take hundreds of days.
“Accurate searches using a variation graph were just as difficult as those carried out with the traditional method based on the reference genome, which allows for errors. Our findings indicate that there is not much hope of finding a meaningfully better search method,” Mäkinen explains.
Had Mäkinen’s group succeeded in improving search results, it would have been a big deal in the field of computer science, a significant advance involving a classic problem of the discipline, the P versus NP problem.

Lighting the way for colleagues

Still, Mäkinen is not disappointed with the result. Far from it – after all, this is what basic research is all about.
“Basic research advances in small steps. In computer science, something is first demonstrated to be difficult, after which you start narrowing down the field of problems, just like we did. Over time, other researchers may make other discoveries, further closing in on the problem,” Mäkinen says.
According to Mäkinen, researchers across the globe are now slightly better versed in the limitations of genomic information retrieval, a little bit less in the dark than before. Next, researchers should strive to identify in variation graphs features that would not be caught up in known impossibilities.
Mäkinen’s group and his collaborators are also carrying on with this work.
“Of course, it would be nice to skip over these interim stages, but practical research takes time. By proving that something is or is not possible, results start to accumulate, taking us forward. Somewhere down the line, a solution is waiting.”
Read more:

Veli Mäkinen

Professor of computer science

Publications, projects and activities

https://www.helsinki.fi/en/news/data-science-news/computer-science-research-is-also-furthered-by-failure?utm_source=facebook&utm_medium=social_cpc&utm_campaign=kv_tiedeuutiset_rahoittajat_CSfailure&fbclid=IwAR3t9Ak2mirITd1Jf5vEBtSLAiaIKhlJPNP3ZCEf0q7Zp4slABuBSPsbpOk

miércoles, 22 de mayo de 2019

Una IA de Google logra superar a los radiólogos diagnosticando cáncer de pulmón en las primeras etapas de la enfermedad

¿Qué pasaría si los modelos de aprendizaje profundo pudieran detectar el cáncer en las primeras etapas del mismo con mayor precisión que un radiólogo veterano?

La tasa de supervivencia de los pacientes de cáncer en caso de detección temprana suele ser alta (en la mayoría de los tipos de este mal). Pero, por ejemplo, en los EE.UU no se detecta a tiempo hasta el 80% de los casos de cáncer de pulmón (uno de los más habituales). De ahí la importancia de contar con tecnología que permita adelantar esa detección.

Y ahí es donde entra el deep learning, capaz de replicar (y superar en determinadas circunstancias) capacidades humanas como el reconocimiento de patrones y la interpretación de imágenes, las mismas de las que hacen uso los profesionales de la medicina para 'leer' rayos X o resonancias magnéticas.

Predecir un cáncer de mama cinco años antes de que aparezca, posible gracias a la inteligencia artificial

Una tecnología que ha sido aprovechada por Google AI y la compañía Northwestern Medicine en una investigación cuyos detalles se publicarán en breve en Nature Medicine.

Una precisión del 94% a la hora de detectar patrones que se resisten al ojo humano

Lily Peng, de Google AI, explica que el obstáculo para detectar este tipo de casos radica en su tamaño: "es minúsculo y puede ser difícil de ver incluso para los radiólogos experimentados". Pero las pruebas realizadas a aquellos pacientes que no tuvieron suerte pueden ayudar ahora a evitar que otros tengan que pasar por lo mismo.

El equipo de investigadores ha alimentado una red neuronal con miles de imágenes de pruebas médicas (tomografías computerizadas de pacientes con y sin cáncer, o con nódulos que luego se volvieron cancerosos) con el objetivo de que aprenda a detectar los patrones vinculados a la presencia de un determinado tipo de cáncer cuando éste aún es demasiado pequeño como para que el ojo humano lo aprecie.

A mayor número de datos, la IA mejora su capacidad de detección. Una vez que la red social de Google terminó su entrenamiento (tras procesar 42.000 tomografías de 15.000 pacientes distintos), se la usó para analizar 6.716 casos con diagnósticos conocidos: el resultado fue una precisión del 94%.

En comparación con seis expertos radiólogos que colaboraron con el experimento, la IA mostró un menor porcentaje tanto de falsos positivos como de falsos negativos que los humanos cuando éstos contaban con sólo una tomografía como referencia: al aumentar las referencias, IA y humanos quedaron en tablas.

La versión final del algoritmo de Google, que estará disponible para especialistas de todo el mundo a través de la API de Google Cloud Healthcare, es capaz de establecer un sistema de puntuación en base al riesgo de que el tumor detectado sea o no maligno.

"Tenemos algunos de los mayores equipos del mundo, y tenemos ganas de empezar a empujar los límites de la ciencia básica", explica Daniel Tse, director de proyectos en Google y uno de los autores del 'paper'.

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Vía | New York Times
Imagen | Δρ. Χαράλαμπος Γκούβας

En Xataka

Predecir un cáncer de mama cinco años antes de que aparezca, posible gracias a la inteligencia artificial

En Xataka

Conocer el sexo de alguien por una foto de su retina parecía imposible: ahora una IA lo ha logrado, pero no sabemos cómo

miércoles, 15 de mayo de 2019

El equipo del Dr. Barbacid logra la desaparición total del cáncer de páncreas más agresivo

El Dr. Mariano Barbacid, destacado bioquímico, investigador en oncología molecular y miembro del Comité de Expertos de Constantes y Vitales, ha presentado junto con la Asociación Española Contra el Cáncer (AECC) los resultados de uno de los trabajos más importantes realizados en la investigación contra el cáncer de páncreas: “Regresión completa de los adenocarcinomas ductales pancreáticos avanzados tras la inhibición combinada de EGFR y c-RAF”.

Barbacid es jefe del Grupo AXA- CNIO de Oncología Experimental de la FSP CNIO adscrita al Instituto de Salud Carlos III, organismo del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, profesor, miembro del Comité de Dirección del Máster de Oncología Molecular MOM y del Comité de Expertos de Constantes y Vitales.

Durante la presentación de los resultados de su última investigación, la Dra. Marta Puyol, directora de investigación de la AECC, ha señalado que “este es un claro ejemplo de un resultado innovador y rompedor que podrá marcar una nueva era en el abordaje y tratamiento de un cáncer tan agresivo como es el cáncer pancreático”. “El objetivo de la AECC -continúa Marta Puyol- es promover el trabajo coordinado y multidisciplinar de los investigadores para poder abordar el problema del cáncer desde distintas perspectivas, pero con un objetivo común: vencer la enfermedad”.

El proyecto del Dr. Barbacid es uno de los 334 proyectos que actualmente está financiando la AECC por un total de 56M€.

Según ha comentado el Dr. Barbacid, “durante los últimos cinco años, nuestro laboratorio ha desarrollado una nueva generación de modelos de ratón genéticamente modificados que han permitido, por un lado, evaluar el efecto terapéutico de dianas moleculares en ratones portadores de tumores avanzados y, por otro, identificar posibles efectos tóxicos al eliminar o inhibir estas dianas de forma sistémica en todo el organismo”.

Resumen del trabajo

El adenocarcinoma ductal de páncreas (ADP) es una de las formas más agresivas de cáncer y una de las que más se resiste a los tratamientos actuales, ya sean de Medicina Personalizada o de Inmunoterapia. En la actualidad, la curación de los ADPs se limita prácticamente a aquellos casos en los que el tumor está localizado y puede ser eliminado quirúrgicamente, lo que representa menos de un 10% de los pacientes.

Según los últimos datos demográficos obtenidos en los Estados Unidos, el cáncer de páncreas es ya la tercera causa de muerte en EEUU, solo detrás del cáncer de pulmón y colon, habiendo superado a la mortalidad causada por los cánceres de mama.

En España, según el Observatorio del Cáncer de la AECC, se registran unos 4.000 casos anuales, lo que representa el 2,2% de los tumores masculinos (2.129 casos) y el 2,7% de los femeninos (1.750). Es un tumor ligeramente más frecuente entre los hombres que entre las mujeres. La incidencia en nuestro país se puede considerar media (tasa ajustada mundial en 2002: 6,6 nuevos casos/100.000 habitantes/año en hombres y 3,9 en mujeres), pero con un ascenso muy importante que se inició en los años 50 y que continúa en la actualidad con cifras que desvelan los altos índices de mortalidad de esta enfermedad.

Paradójicamente nuestro conocimiento acerca del ADP ha aumentado exponencialmente en los últimos años tanto a nivel celular como molecular. En la gran mayoría de los casos (>95%) la mutación iniciadora tiene lugar en el oncogén KRAS. A medida que estas lesiones progresan en malignidad se van acumulando otras mutaciones, sobre todo en genes supresores tumorales, principalmente TRP53, CDKN2A y SMAD4.

Regresión completa de adenocarcinomas ductales pancreáticos avanzados en un modelo experimental En este trabajo se ha evaluado el potencial terapéutico de dos dianas implicadas en la señalización de las oncoproteínas KRAS. Se trata del receptor del factor de crecimiento epidérmico, EGFR en sus siglas inglesas, y la quinasa c-RAF. Para ello, se ha utilizado una nueva generación de ratones genéticamente modificados inducidos por las mismas mutaciones responsables de la mayoría de los tumores humanos. KRAS y TP53, y que reproducen fielmente la historia natural de estos tumores. Gracias a estos modelos experimentales ha sido posible por primera vez, eliminar dianas terapéuticas en ratones portadores de tumores ADPs de alto grado y de forma sistémica, es decir en todo el organismo (no solo en tejido tumoral como en muchos otros estudios).

La eliminación de cada una de estas dianas por sí solas no produjo ningún efecto terapéutico. Sin embargo, cuando se eliminaron ambas dianas simultáneamente se pudo comprobar que un porcentaje importante de tumores ADP de alto grado, no sólo dejaron de crecer, como suele suceder en la mayoría de los modelos experimentales, sino que en unas semanas desaparecieron completamente (ver figura 3 en eltrabajo original).

Este efecto terapéutico no había sido observado previamente en ningún modelo experimental de ADP in vivo.

Ausencia de toxicidades significativas

Igualmente importante, el equipo del Dr. Barbacid pudo observar que la eliminación sistémica del EGFR y de c-RAF sólo produjo una toxicidad menor ya observada en pacientes tratados con inhibidores del EGFR, como Gefitinib o Afatinib y que consiste en una dermatitis fácilmente controlable (ver figura 2 en el trabajo original). La eliminación concomitante de c-RAF no indujo ninguna toxicidad adicional. Por lo tanto, la terapia combinatoria basada en la inhibición simultánea de EGFR y c-RAF debería de ser bien tolerada por los pacientes de cáncer.

Efecto terapéutico en 9 de 10 tumores de páncreas humanos (modelos PDX) Según se describe en este trabajo (ver figuras 7 y 8), esta terapia también dio resultados positivos en 9 de 10 modelos PDX (patient-derived xenografts) obtenidos de pacientes con cáncer de páncreas mantenidos en ratones inmunodeficientes. Aunque el éxito de terapias experimentales en modelos PDX no es garantía de que funcione en pacientes, esta actividad se considera como un paso previo esencial para el desarrollo de ensayos clínicos.

Retos para la próxima década

Desgraciadamente, el proceso de transferencia de estos resultados a la clínica no va a poder ser inmediato debido a que, si bien existen muy buenos inhibidores del EGFR, no existen inhibidores capaces de bloquear la actividad de c-RAF y por lo tanto, aún no es posible reproducir farmacológicamente los resultados experimentales obtenidos con la eliminación génica de EGFR y cRAF. Durante la rueda de prensa se discutirán posibles estrategias terapéuticas para el desarrollo de inhibidores selectivos no tóxicos de c-RAF

Tumores resistentes

Por último, es importante subrayar que no todos los tumores, tanto murinos como humanos, respondieron a esta terapia, un dato que pone de manifiesto la gran heterogeneidad que presentan los ADPs. Los estudios de perfiles transcripcionales descritos en este trabajo revelaron diferencias de expresión de más de 2000 genes entre los tumores que respondieron y los que no respondieron a la terapia.

La identificación de dianas adicionales a partir de estos perfiles es un importante reto para poder incrementar el armamentarium terapéutico con el que combatir aquellos tumores de páncreas que no respondan en la clínica a la terapia combinada contra EGFR y c-RAF.

https://compromiso.atresmedia.com/constantes-vitales/noticias/equipo-barbacid-logra-desaparicion-total-cancer-pancreas-mas-agresivo_201904095cac646b0cf2a72fa38000e8.html?fbclid=IwAR2eaA260gLNF9jeJ-UvcfhStNg3IWaBaJ6SDHryFXQ4OPE9orQQspj02JA

martes, 14 de mayo de 2019

Top 100 in Microbiology

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