En una reciente cena de premiación a la que asistí en la New York Academy of Sciences, James P. Allison contó a un público cautivado que sus revolucionarios descubrimientos en inmunoterapia contra el cáncer no surgieron de centrarse en el cáncer, sino de su investigación básica de décadas para comprender cómo funciona el sistema inmunitario. Semanas después, Allison y su colega inmunólogo Tasuku Honjo iban a ser seleccionados para recibir el Premio Nobel de Medicina de 2018.
Durante años, Allison y sus colegas estudiaron una proteína que actúa como freno del sistema inmunitario. Reconocieron que liberar este freno podía desencadenar que el sistema inmunitario atacara y destruyera los tumores. De forma independiente, Honjo y sus colegas identificaron otra proteína que cumplía una función similar. Estos estudios fundamentales han dado lugar al desarrollo de nuevas y poderosas inmunoterapias eficaces contra el cáncer.
Pero aún nos queda mucho por aprender. En el caso de algunos pacientes con determinados cánceres, la inmunoterapia ha sido revolucionaria, al permitir que personas que estaban al borde de la muerte lleven una vida sana, sin rastros detectables de la enfermedad. Sin embargo, la revolución de la inmunoterapia todavía está en su infancia. Por razones que aún no están claras, muchos cánceres y pacientes simplemente no responden. Parte del problema, coinciden cada vez más los científicos, es la actual falta de comprensión de cómo el sistema inmunitario humano combate las enfermedades. He sido testigo de ello de primera mano, a través de décadas de trabajo intentando desarrollar una vacuna contra el VIH/sida, un objetivo que hasta ahora ha resultado esquivo.
Por eso creo que la próxima gran innovación en la investigación fundamental será descifrar cómo el sistema inmunitario humano previene y controla las enfermedades. La inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje automático serán las claves de este logro, transformando el futuro de la salud humana del mismo modo que ya están cambiando otros aspectos de nuestras vidas.
El sistema inmunitario – una compleja red de células, tejidos y órganos – es el principal mecanismo del cuerpo humano para mantenerse sano. Descifrarlo debería ser central en nuestros esfuerzos por comprender y combatir enfermedades, tanto las no transmisibles, como el cáncer, la diabetes y el Alzheimer, como las infecciosas, como la tuberculosis, la malaria y el ébola.
A lo largo del último siglo hemos aprendido a modificar algunos aspectos de nuestra propia inmunidad mediante las vacunas. Pero hemos llegado a un punto muerto crítico. Las amenazas a las que nos enfrentamos ahora son mucho más insidiosas y complejas, y cada año millones de personas – especialmente los muy jóvenes, los ancianos y quienes viven en países de ingresos bajos y medianos – mueren y padecen enfermedades que deberían poder vencerse.
No tiene por qué ser así. Aprovechando plenamente el poder de nuestros sistemas inmunitarios, podríamos encontrar nuevas formas de combatir las enfermedades en todas partes. Necesitamos formas nuevas y creativas de abordar el desafío en múltiples disciplinas – un esfuerzo coordinado a la escala del Proyecto Genoma Humano. La buena noticia es que una empresa de este tipo ya es posible. Los avances tecnológicos recientes en biomedicina, ingeniería y, lo más importante, en IA y aprendizaje automático nos han proporcionado las herramientas necesarias para emprender este ambicioso proyecto.
Estas herramientas son necesarias debido al enorme tamaño y complejidad del sistema inmunitario humano. Es miles de millones de veces más grande que el genoma humano, y procesar una cantidad de información tan enorme requiere capacidades significativas de ciencia de datos y supercomputación de vanguardia. También exige un cambio importante en la forma en que abordamos los estudios de investigación clínica.
Tradicionalmente, los estudios clínicos se han centrado en realizar pruebas en el mayor número posible de personas, recopilando una cantidad limitada de datos de cada sujeto. Con las notables nuevas herramientas de genómica y biología molecular que ya están disponibles, los investigadores pueden recopilar millones de puntos de datos de un solo individuo. Esto nos conduce a un nuevo modelo: menos personas, muchos más datos.
Al combinar la IA y el aprendizaje automático para analizar estos conjuntos de datos individuales, podemos comprender mejor la dinámica a nivel molecular del sistema inmunitario humano y empezar a trazar sus reglas rectoras. En trabajos iniciales realizados a través del Human Vaccines Project, científicos del J. Craig Venter Institute, del San Diego Supercomputer Center y de la Universidad de Columbia Británica utilizan este enfoque para identificar biomarcadores basales en individuos que predicen las respuestas inmunitarias a las vacunas. Este trabajo podría allanar el camino para acelerar el desarrollo de nuevas vacunas y terapias para enfermedades mediadas por el sistema inmunitario.
Estudios como estos comienzan a generar una cantidad sin precedentes de datos que, en última instancia, permitirán crear el primer atlas del sistema inmunitario humano. Los avances en supercomputación de vanguardia podrán aplicarse después a esa base de datos para crear los primeros modelos del sistema inmunitario basados en IA. Estos modelos llenarán las lagunas actuales en nuestro conocimiento para crear una inmunoterapia contra el cáncer más eficaz, así como diagnósticos, vacunas y terapias para una gran cantidad de otras enfermedades.
Imagino un mundo en el que los científicos puedan desarrollar con rapidez nuevas formas de combatir enfermedades; en el que las vacunas ofrezcan protección de por vida para todos con una sola inmunización; en el que la inmunoterapia funcione contra todos los cánceres; y en el que el Alzheimer sea prevenible. Para hacer realidad este futuro, debemos combinar la creatividad con los avances continuos en IA para descifrar el código del sistema inmunitario humano.
