- Creación del primer atlas celular de la inflamación a partir de más de 6,5 millones de células sanguíneas de más de 1.000 personas en Europa.
- Las células inmunitarias se usan como biomarcadores vivos para clasificar con precisión hasta 19 enfermedades inflamatorias.
- Un modelo de IA generativa aprende de los estados celulares para acelerar el diagnóstico y apoyar la medicina de precisión.
- Recurso de código abierto en fase de prototipo clínico, impulsado por el proyecto europeo DocTIS y una red de hospitales.
La inflamación es uno de esos mecanismos del cuerpo que, cuando funciona bien, pasa desapercibido, pero cuando se descontrola puede convertirse en el origen silencioso de infecciones graves, enfermedades autoinmunes y ciertos tumores. Entender qué ocurre exactamente en las células inmunitarias mientras la inflamación avanza ha sido durante décadas un auténtico quebradero de cabeza para la investigación biomédica.
Un equipo internacional liderado desde Barcelona ha dado ahora un salto notable en este terreno. Investigadores del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), junto con expertos de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza y una amplia red de hospitales europeos, han desarrollado el primer atlas celular de la inflamación. Este recurso, publicado en la revista Nature Medicine, combina genómica de célula única e inteligencia artificial para acelerar el diagnóstico y refinar la clasificación de múltiples enfermedades inflamatorias.
Un mapa de más de 6,5 millones de células sanguíneas
El nuevo atlas se ha construido a partir del análisis detallado de más de 6,5 millones de células inmunitarias obtenidas de la sangre de más de 1.000 personas. En este conjunto se incluyen tanto individuos sanos como pacientes diagnosticados con 19 patologías distintas, que abarcan infecciones, enfermedades autoinmunes y diversos tipos de cáncer.
La idea de partida es sencilla de enunciar, pero muy compleja de ejecutar: tratar las propias células como biomarcadores vivos. Al circular por el organismo, las células inmunitarias van registrando una suerte de «huellas» de lo que está ocurriendo en el cuerpo. Esas huellas, que se reflejan en su estado interno y en los genes que activan o desactivan, pueden ofrecer una lectura muy precisa del tipo y la intensidad de la inflamación.
Tal y como resume el investigador principal Holger Heyn, responsable del Grupo de Genómica de Células Únicas del CNAG, la sangre contiene células inmunitarias que llevan información codificada de las enfermedades por las que atraviesa una persona. Al estudiar estas células con resolución unicelular, el equipo ha demostrado que es posible transformarlas en una herramienta diagnóstica universal, algo que ya se está testeando en una fase de prototipo clínico.
Para construir este atlas, el consorcio ha empleado tecnologías avanzadas de genómica de célula única, capaces de registrar, célula a célula, qué genes se encuentran activos durante diferentes procesos inflamatorios. Este nivel de detalle permite distinguir pequeños matices entre pacientes y patologías que, con técnicas convencionales, pasarían desapercibidos.
En paralelo, el estudio se ha nutrido de los datos del proyecto multicéntrico europeo DocTIS, financiado por la Unión Europea y orientado a mejorar la eficacia de los tratamientos en enfermedades inflamatorias inmunomediadas. La colaboración con numerosos hospitales de España y otros países europeos ha facilitado la recogida de muestras y la validación clínica inicial del recurso.
Firmas inflamatorias: las señales que diferencian cada enfermedad
Una vez construido el atlas, el equipo se centró en descifrar qué significan esos datos para la práctica médica. El análisis de millones de células ha permitido identificar firmas inflamatorias, es decir, combinaciones de genes y estados celulares que funcionan como indicadores moleculares característicos de cada enfermedad.
Para detectar estas señales guía, los investigadores se fijaron en los genes relacionados con la respuesta inmunitaria. Estos genes son los que orquestan la activación de las células defensivas, su migración hacia los tejidos dañados, la respuesta frente a patógenos y el apagado de la inflamación cuando ya no es necesaria. El resultado es un mapa interpretable del paisaje inflamatorio que permite clasificar a pacientes y patologías con mucha más precisión.
Uno de los ejemplos más ilustrativos se encuentra en el lupus eritematoso sistémico, una enfermedad autoinmune que puede afectar a múltiples órganos y cuya evolución varía mucho entre pacientes. Gracias al atlas, se ha podido observar que determinados estados de las células inmunitarias se asocian con formas más agresivas y crónicas de la enfermedad.
En estos casos, destaca especialmente la respuesta al interferón, un mecanismo que en condiciones normales ayuda a combatir infecciones virales. En el lupus, sin embargo, esta señal permanece activada de manera sostenida, lo que provoca una sobreestimulación del sistema inmunitario y una inflamación persistente. Identificar este patrón ayuda a entender por qué algunos pacientes tienen un curso clínico más complicado y abre la puerta a estrategias terapéuticas mejor dirigidas.
Más allá del lupus, las firmas inflamatorias extraídas del atlas proporcionan información valiosa sobre otras patologías, como psoriasis, artritis reumatoide, infecciones como la COVID-19 y determinados tumores, entre ellos el cáncer de mama y el cáncer colorrectal. En todos estos casos, las células inmunitarias en circulación actúan como un reflejo del estado inflamatorio global del organismo.
La IA aprende de la inflamación: un modelo generativo para futuros pacientes
El segundo gran pilar del proyecto es la inteligencia artificial. Dado el volumen y la complejidad de la información recogida, los investigadores del CNAG y sus socios desarrollaron un modelo de IA generativa diseñado para aprender de los estados celulares y de los patrones de actividad genética recopilados en el atlas.
Este modelo es capaz de reconocer y proyectar patrones biológicos en nuevos pacientes, comparando sus células con las del atlas de referencia. En la práctica, esto significa que, a partir de una muestra de sangre, la IA puede ayudar a clasificar a una persona según sus firmas inflamatorias y sugerir con mayor rapidez qué tipo de enfermedad podría estar detrás de sus síntomas.
Según explica el inmunólogo Juan Nieto, también del Grupo de Genómica de Células Únicas del CNAG y coautor del estudio, disponer de esta información permitirá a los médicos anticipar decisiones terapéuticas. Al conocer el perfil inflamatorio concreto de cada paciente, se reduciría la fase de prueba y error a la hora de elegir tratamientos, con un impacto directo en la calidad de la atención y en el uso más eficiente de los recursos sanitarios.
El enfoque se enmarca de lleno en la llamada medicina de precisión, que busca ajustar las intervenciones médicas a las características biológicas de cada persona. La combinación de un atlas celular de alta resolución con herramientas de IA abre la posibilidad de diseñar estrategias personalizadas tanto para el diagnóstico como para el seguimiento de la respuesta a los tratamientos.
El modelo de IA no solo clasifica casos individuales, sino que también resulta útil para generar hipótesis de investigación. Al explorar los distintos patrones inflamatorios presentes en el atlas, los científicos pueden detectar subgrupos de pacientes que comparten mecanismos biológicos similares, lo que puede conducir a replantear la forma en que se agrupan y se tratan determinadas enfermedades inflamatorias.
De recurso abierto a herramienta clínica en hospitales europeos
Uno de los aspectos más relevantes del proyecto es su vocación de recurso de código abierto. El atlas celular de la inflamación ya se ha puesto a disposición de la comunidad científica, y se ha probado como herramienta diagnóstica personalizada en muestras de pacientes, con resultados que respaldan su utilidad en contextos reales.
El trabajo se encuentra ahora en una fase en la que el énfasis está puesto en la estandarización y el control de calidad. El objetivo es establecer protocolos claros que aseguren que las muestras se analizan y se interpretan de forma homogénea, independientemente del hospital o del país europeo en el que se tomen. Este paso es esencial para que el atlas pueda integrarse sin sobresaltos en la práctica clínica.
Los investigadores están trabajando codo con codo con clínicos y gestores sanitarios para definir cómo incorporar estas herramientas en el día a día de los servicios de reumatología, inmunología y oncología y otras especialidades en las que las enfermedades inflamatorias tienen un peso importante. Se busca que médicos de hospitales públicos y privados puedan acceder a este tipo de análisis sin necesidad de disponer de grandes infraestructuras de genómica en el propio centro.
La implicación de una amplia red de hospitales nacionales y europeos ha sido fundamental tanto para alimentar el atlas con casos variados como para testar su aplicabilidad en escenarios clínicos diversos. Esta colaboración permite que el recurso refleje la heterogeneidad real de los pacientes en Europa, algo clave para que la herramienta sea útil más allá de contextos muy específicos.
Desde el punto de vista de la política científica, el proyecto ilustra cómo la financiación de la Unión Europea a través de iniciativas como DocTIS puede impulsar desarrollos que conectan la investigación básica con aplicaciones directas en la salud de la población. En una región donde las enfermedades inflamatorias crónicas representan un reto creciente, contar con herramientas capaces de afinar el diagnóstico y guiar tratamientos personalizados puede marcar una diferencia significativa.
El primer atlas celular de la inflamación y el modelo de IA que lo acompaña dibujan un escenario en el que las células de la sangre se convierten en un registro dinámico del estado inflamatorio de cada persona. Al aprovechar ese registro con tecnologías de genómica avanzada e inteligencia artificial, se abre la posibilidad de diagnosticar antes, clasificar mejor y tratar de forma más ajustada un amplio abanico de enfermedades inflamatorias que afectan a miles de pacientes en España y en toda Europa.
