Los ‘gemelos digitales’ podrían ser el futuro de la medicina personalizada

Ilustración generada por computadora del cuerpo de un hombre con diferentes módulos y cuadros de información que rodean la figura. La combinación de colores es azul, violeta y algo de rojo/rosa.

KOHb/Getty


Puntos clave

  • Los investigadores tanto en medicina como en tecnología de la información están desarrollando “gemelos digitales” o réplicas de software de los pacientes.
  • Su gemelo digital podría ayudar a su médico a predecir cómo le afectaría una enfermedad infecciosa y ayudar a orientar las decisiones sobre el mejor tratamiento (o prevención) para ella.
  • Ya se encuentran en servicio algunas formas limitadas de gemelos digitales, como las bombas de insulina que controlan los niveles de glucosa en sangre en tiempo real.

Imagínese si existiera una réplica de software diseñada para ser idéntica a usted y que su médico pudiera usar para predecir cómo reaccionaría si contrajera una enfermedad infecciosa o determinar si se beneficiaría de un tratamiento o una cirugía específicos.

Si tuvieras este tipo de “gemelo”, se podrían predecir las condiciones de salud y se podría experimentar con tu contraparte digital para encontrar la mejor forma de tratar (o incluso prevenir) enfermedades.

Los investigadores están interesados ​​en desarrollar gemelos digitales que puedan integrar la fisiología e inmunología humanas conocidas con los datos clínicos de un paciente individual en tiempo real y luego producir predicciones de lo que sucedería durante una infección viral, como COVID-19 .

¿Qué es un gemelo digital?

Un “gemelo digital” es un programa de software que comienza con información básica sobre un paciente, como sexo, edad, origen étnico, altura, peso corporal, presión arterial, tabaquismo, medicamentos recetados, condiciones preexistentes, antecedentes familiares y trabajo.

Para incorporar información sanitaria, Sluka afirma que “los datos pueden ampliarse con pruebas clínicas básicas como el colesterol sérico, el azúcar en sangre o cualquier otro dato que el médico ya haya recopilado sobre el paciente. Hasta este punto, los datos recopilados son los mismos que los que ya ha recopilado el médico”.

Cómo se podrían utilizar los gemelos digitales

James A. Glazier, PhD , profesor de Ingeniería de Sistemas Inteligentes en la Escuela de Informática, Computación e Ingeniería Luddy de la Universidad de Indiana y director del Instituto de Biocomplejidad de la escuela, le dice a Health Life Guide que, como concepto, los gemelos digitales han existido “desde hace 30 o 40 años, principalmente en campos de ingeniería”.

Por ejemplo, los motores a reacción de los aviones de pasajeros tienen una réplica informática que predice continuamente lo que debería hacer el motor real y compara esa predicción con el comportamiento del motor real. Glazier afirma que “al buscar desviaciones del comportamiento esperado, pueden predecir fallas”.

Realizar predicciones y determinar el tratamiento

Si un paciente humano tuviera un gemelo digital, podría ayudar a los médicos a predecir cuál sería la reacción inmunológica de la persona a infecciones virales u otras afecciones médicas. Armados con esa información, los médicos podrían realizar experimentos controlables en el gemelo. Según los resultados, que mostrarían los posibles resultados, los médicos estarían en una mejor posición para elegir el mejor tratamiento.

La medicina como sistema de circuito abierto

Glazier afirma que actualmente la medicina es un sistema reactivo o de circuito abierto. “Cuando te enfermas, vas al médico, te dan un tratamiento y esperas a ver qué pasa”, afirma.

Si el primer tratamiento no funciona, el médico probará otra cosa y esperará el resultado.

“Si podemos crear ese tipo de herramientas de software de pronóstico predictivo, entonces estaremos en condiciones de comenzar a diseñar intervenciones médicas que sean de circuito cerrado, que sean preventivas y que sean verdaderamente personalizadas”, dice Glazier.

¿Qué tan cerca estamos de tener gemelos digitales?

Glazier dice que nadie está cerca de crear un gemelo digital completo de un ser humano todavía, principalmente porque, en comparación con un motor a reacción, hay mucha más complejidad e incertidumbre en la forma en que el cuerpo humano funciona y reacciona.

“Uno de los mayores obstáculos que tenemos en este momento, y que la COVID ha revelado, es que realmente no entendemos el sistema inmunológico humano ”, dice Glazier. “Si bien aún no podemos hacer eso en todo el cuerpo, cada vez hay más lugares en los que podemos hacerlo”.

Los gemelos digitales ya se utilizan, al menos en una escala limitada, por ejemplo para monitorear el comportamiento de un órgano o un sistema de órganos y luego reaccionar ante una situación.

James P. Sluka, PhD , científico senior del Biocomplexity Institute, le dice a Health Life Guide que “ya hay algunos gemelos digitales en uso para enfermedades específicas”.

Por ejemplo, Sluka dice que los sistemas de monitoreo de insulina en sangre como el FreeStyle Libre (bombas de insulina que controlan los niveles de glucosa en sangre e inyectan insulina según sea necesario) ya son útiles para algunos pacientes con diabetes .

Glazier dice que otro ejemplo de una forma limitada de gemelo digital es un marcapasos implantado que monitorea la frecuencia cardíaca y corrige una arritmia detectada.

Gemelos digitales en tiempos de COVID

Glazier y Sluka son coautores, junto con Reinhard Laubenbacher de la Universidad de Florida, de un artículo de perspectiva en Science sobre el uso de gemelos digitales en infecciones virales como la COVID-19. 

La pandemia ha obligado a los investigadores a recalibrar rápidamente los modelos informáticos que utilizan los epidemiólogos para ayudar a los funcionarios de salud pública a realizar predicciones y crear planes para enfrentar un brote viral.

Sin embargo, todavía no disponemos de modelos que nos ayuden a predecir o explicar por qué distintas personas reaccionan de manera diferente a la infección (por ejemplo, por qué una persona joven sana muere de COVID mientras que un adulto mayor con una enfermedad subyacente sobrevive).

Sluka dice que un gemelo digital también podría incorporar los datos farmacogenómicos de una persona: información del ADN de una persona sobre qué tan bien o mal reacciona a ciertos medicamentos.

En el futuro, dice Sluka, “el perfil genético completo, ya sea para predecir la terapia farmacológica óptima o como un conjunto más general de datos específicos del paciente, será una herramienta poderosa, pero a corto plazo eso no es necesario para construir un gemelo digital utilizable”.

Centrándose en la prevención

Sluka afirma que, una vez desarrollados, los gemelos digitales “probablemente comenzarán siendo simples y luego crecerán en complejidad con el tiempo”.

A largo plazo, Sluka afirma que un gemelo digital permitiría que las medidas de medicina preventiva se adaptaran a cada individuo. “Por ejemplo, ¿a qué edad y con qué frecuencia debería una mujer concreta hacerse una prueba de Papanicolaou o una prueba de detección del cáncer de mama ? ¿Con qué frecuencia debería un paciente concreto hacerse una colonoscopia o una radiografía de tórax?”, afirma.

“Los médicos ya toman decisiones basadas en las características de cada paciente”, afirma Sluka. “Pero lo que falta es la capacidad de tomar esas decisiones de forma racional y de actualizarlas constantemente en función de los datos más actuales”.

Qué significa esto para usted

Un día, un “gemelo digital” de usted podría ayudar a sus médicos a diagnosticar enfermedades y encontrar el mejor tratamiento. Si bien todavía no hemos llegado a ese punto, la tecnología podría algún día ayudar a que la medicina sea más personalizada y esté más centrada en la prevención.

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  1. Laubenbacher R, Luka JP, Glazier JA: Uso de gemelos digitales en infecciones virales . Science . 2021;371(6534): 1105-1106. doi:10.1126/science.abf3370

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