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Investigadores israelíes desarrollaron algoritmo para predecir enfermedades infecciosas

Agencia AJN.-Los investigadores centraron su atención en diagnosticar la aparición de la tuberculosis, causada por bacterias que pueden ocultarse latentes en el cuerpo durante años.

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Agencia AJN.- Investigadores del Instituto de Ciencia Weizmann afirman que han desarrollado un algoritmo para predecir la aparición de enfermedades infecciosas, incluida la tuberculosis.

Si bien en ciertos casos el sistema inmunológico puede matar las bacterias y, en otros casos, las bacterias pueden vencer las defensas, existen enfermedades como la tuberculosis donde las bacterias pueden permanecer latentes durante años, algunas veces causan enfermedades en una etapa posterior y otras permanecen en hibernación.

Los científicos dirigidos por el doctor Roi Avraham del Departamento de Regulación Biológica del instituto utilizaron un método desarrollado para secuenciar la actividad de los genes en reuniones reales entre miles de células inmunes y bacterias Salmonella.

A diferencia de las pruebas de laboratorio estándar, el método permitió a los investigadores ver las respuestas de las células a las bacterias y trazar los perfiles de activación de cada célula.

Confirmando su hipótesis, los investigadores identificaron diferentes respuestas y patrones de las reuniones iniciales entre las células y las bacterias, y sus resultados posteriores.

Sobre la base de su secuenciación unicelular para la infección por Salmonella, los investigadores desarrollaron un algoritmo, basado en un método conocido como deconvolución, para extraer información similar de propiedades celulares individuales de conjuntos de datos de análisis de sangre estándar.

«El algoritmo que desarrollamos no solo puede definir el conjunto de células inmunitarias que participan en la respuesta, sino que también puede revelar sus niveles de actividad y, por lo tanto, la fuerza potencial de la respuesta inmunitaria», dijo la doctora Noa Bossel Ben Moshe, quien co-dirigió la investigación junto con el doctora Shelly Hen-Avivi en el grupo de Avraham.

El algoritmo se probó por primera vez en muestras de sangre tomadas de personas sanas de los Países Bajos. Algunas muestras se infectaron con la bacteria Salmonella y se registró la respuesta inmune.

Si bien los métodos existentes de análisis genómico no descubrieron diferencias entre los grupos, el algoritmo reveló diferencias significativas que se vincularon a las variaciones subsiguientes en las habilidades para matar bacterias.

Luego, los investigadores centraron su atención en diagnosticar la aparición de la tuberculosis, causada por bacterias que pueden ocultarse latentes en el cuerpo durante años.

Utilizando una base de datos británica de análisis de sangre que sigue a los pacientes y portadores durante un período de dos años, lo que permitió la aplicación del algoritmo a ambos grupos y al subconjunto que cambió de portador a la enfermedad durante ese tiempo.

Los investigadores encontraron que los niveles de actividad de las células inmunitarias que se denominaron los monocitos podrían predecir el inicio o el curso futuro de la enfermedad.

«El algoritmo se basa en las ‘primeras impresiones’ de las células inmunes y de la salmonela, que causan un tipo de enfermedad muy diferente a la de la tuberculosis micobacteriana», dijo Hen-Avivi.

«Aún así, pudimos predecir desde el principio cuál de los portadores desarrollaría la forma activa de la enfermedad», agregó.

Si bien la resistencia a los antibióticos representa un gran desafío para el tratamiento de la tuberculosis hoy en día, los investigadores creen que su algoritmo podría aumentar el éxito del tratamiento.

«Si los que están en riesgo de enfermedad activa podrían identificarse cuando la carga bacteriana es menor, sus posibilidades de recuperación serán mejores», dijo Avraham.

El equipo de Avraham ahora tiene la intención de continuar su investigación, expandiendo su base de datos sobre tuberculosis y también otros patógenos, para refinar su algoritmo y desarrollar herramientas que pueden usarse en el futuro para predecir el desarrollo y el curso de varias enfermedades infecciosas.

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Innovación

Científicos israelíes desarrollan tratamiento experimental que mejora la supervivencia en casos de hemorragias graves

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Agencia AJN.- Un nuevo tratamiento desarrollado por investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalem en conjunto con el Cuerpo Médico de las Fuerzas de Defensa de Israel (FDI) podría transformar por completo la atención médica de emergencia en situaciones de trauma severo, tanto en el ámbito militar como civil.

La investigación, publicada recientemente en la revista Scientific Reports, demostró que la activación de una proteína específica —conocida como PKC-ε (Proteína Quinasa C épsilon)— después del inicio de una hemorragia masiva puede triplicar las tasas de supervivencia.

El estudio, liderado por los doctores Ariel Furer y Maya Simchoni del Instituto de Investigación en Medicina Militar (proyecto conjunto entre la Universidad Hebrea y el Cuerpo Médico de las FDI), simuló un shock hemorrágico extrayendo el 35% del volumen sanguíneo de modelos animales. Al aplicar el tratamiento apenas cinco minutos después del inicio de la hemorragia, la supervivencia saltó de un 25% a un 73%.

La clave del tratamiento es que ayuda a estabilizar las funciones cardiovasculares: mantiene la presión arterial, el ritmo cardíaco y la capacidad del corazón para bombear sangre. Además, se observó una mejora en la función mitocondrial del tejido cardíaco, es decir, ayuda a que las células generen energía suficiente para resistir el daño y mantener los órganos funcionando.

“Las hemorragias masivas siguen siendo uno de los mayores desafíos en la medicina de emergencia, tanto en el campo de batalla como en accidentes civiles”, explicó Furer. “Este avance abre una nueva puerta para tratamientos que podrían cambiar radicalmente las tasas de supervivencia en situaciones críticas.”

Actualmente, el tratamiento estándar para este tipo de emergencias es la reposición de fluidos, pero este método muchas veces genera complicaciones adicionales y daños en los tejidos. El enfoque israelí con PKC-ε parece no sólo estabilizar al paciente, sino además proteger los órganos contra ese tipo de daño secundario.

A pesar de los resultados alentadores, los investigadores subrayaron que es necesario avanzar hacia ensayos clínicos para confirmar su efectividad en humanos. Sin embargo, el potencial es enorme, sobre todo para el uso por parte de equipos de primeros auxilios y médicos en zonas de combate o en escenarios de catástrofes.

Con este desarrollo, Israel vuelve a posicionarse a la vanguardia de la medicina de emergencia, aportando conocimiento y soluciones que podrían salvar miles de vidas en todo el mundo.

Fuente: Israel21.

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Científicos israelíes: Modelos generales de inteligencia artificial son mejores que los específicos para médicos para diagnosticar casos complejos

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Agencia AJN.- Un equipo de investigadores de la Universidad Ben-Gurión del Néguev ha desarrollado una nueva base de datos para evaluar la capacidad de los modelos de propósito general de inteligencia artificial (IA) para diagnosticar casos médicos complejos, según The Press Service of Israel (TPS-IL).

Sus hallazgos, presentados ante la Asociación para el Avance de la Inteligencia Artificial en Filadelfia, sugieren que modelos como el GPT-4o podrían ser más efectivos que los diseñados específicamente para la medicina.

Tradicionalmente, los modelos de propósito general de IA se han probado en casos médicos más simples, como preguntas de exámenes o enfermedades comunes, pero no en los casos complejos del mundo real que los médicos suelen enfrentar. Para subsanar esa deficiencia, los investigadores crearon una base de datos de 3.562 informes de casos médicos del BMC Journal of Medical Case Reports, que incluye descripciones detalladas de casos médicos inusuales y sus diagnósticos. Los casos se presentaron mediante preguntas abiertas y de opción múltiple, simulando escenarios de diagnóstico reales.

Los resultados fueron sorprendentes: GPT-4o superó a modelos médicos como Meditron-70B y MedLM-Large en el diagnóstico de esos casos complejos. GPT-4o logró una precisión del 87,9% en preguntas de opción múltiple y del 76,4% en preguntas abiertas, superando a los especializados.

“Nos sorprendió ver que los modelos generales, como GPT-4o, tuvieran un mejor rendimiento que los adaptados para la medicina. Mostramos que los modelos de lenguaje de gran tamaño pueden utilizarse para diagnosticar casos médicos complejos”, afirmó Ofir Ben-Shoham, uno de los investigadores.

La base de datos CUPCase que creó el equipo podría convertirse en una herramienta valiosa para probar nuevos modelos de IA en el futuro. Está abierta al público y puede ampliarse con casos adicionales a medida que se desarrollen nuevos modelos.

“El objetivo era crear un sistema que pudiera evaluar la eficacia de los modelos lingüísticos para diagnosticar casos complejos del mundo real, no solo los comunes”, afirmó el estudiante de doctorado Uriel Peretz.

El doctor Nadav Rapoport, otro miembro del equipo de investigación, explicó que diagnosticar casos complejos puede ser un proceso largo e incierto, lo que genera retrasos y mayores costos para los pacientes. La base de datos CUPCase, al proporcionar casos reales detallados, puede ayudar a acelerar ese proceso y mejorar la atención del paciente.

La investigación tiene diversas aplicaciones prácticas en el ámbito sanitario, principalmente al mejorar la velocidad y precisión de los diagnósticos médicos.

Modelos de IA como GPT-4o podrían ayudar a los médicos a diagnosticar casos médicos complejos con mayor rapidez, reduciendo los retrasos en el diagnóstico y mejorando los resultados de los pacientes.

La base de datos CUPCase, que incluye una colección de casos del mundo real, puede servir como una valiosa herramienta de apoyo a la toma de decisiones clínicas, ayudando a los médicos a tomar decisiones más precisas, especialmente en casos difíciles o poco frecuentes.

Además, el modelo de IA podría facilitar la formación de profesionales médicos, ofreciendo un recurso interactivo para el aprendizaje de procesos diagnósticos complejos.

Las herramientas basadas en IA también podrían ampliar el acceso a apoyo diagnóstico de expertos en zonas desatendidas, donde los especialistas pueden ser limitados. En entornos de cuidados críticos, los modelos de IA podrían proporcionar asistencia diagnóstica en tiempo real.

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