Un nuevo atlas de IA revela el impacto oculto de la obesidad en todo el cuerpo

Un innovador sistema de inteligencia artificial ha brindado a los científicos una visión sin precedentes de cómo la obesidad daña el cuerpo mucho más allá del tejido adiposo, descubriendo una inflamación generalizada y daños nerviosos previamente desconocidos relacionados con esta afección.

La investigación, publicada en la revista Nature, fue dirigida por científicos de Helmholtz Munich, la Universidad Ludwig Maximilian de Munich e instituciones colaboradoras. El equipo desarrolló una plataforma impulsada por inteligencia artificial llamada MouseMapper, capaz de crear un «atlas» tridimensional detallado de todo el cuerpo con resolución celular.

Los investigadores dicen que la tecnología podría transformar el estudio de la obesidad y otras enfermedades sistémicas al permitir a los científicos analizar el cuerpo como un sistema totalmente interconectado en lugar de centrarse en órganos individuales de forma aislada.

Mapeando todo el cuerpo con un detalle sin precedentes

Para construir el atlas, los científicos etiquetaron nervios y células inmunes en ratones usando marcadores fluorescentes antes de aplicar técnicas de limpieza de tejidos que volvieron a los animales ópticamente transparentes preservando al mismo tiempo las estructuras celulares.

Utilizando microscopía avanzada de láminas de luz, el equipo generó escaneos 3D de alta resolución que contienen decenas de millones de estructuras celulares en todo el cuerpo. Luego, MouseMapper analizó automáticamente los datos, identificando 31 órganos y tipos de tejidos mientras mapeaba células inmunes, nervios y regiones anatómicas simultáneamente.

Según los investigadores, el sistema permite a los científicos detectar inflamación y daño estructural en múltiples órganos sin preseleccionar áreas de interés.

«MouseMapper se basa en un modelo básico, lo que significa que generaliza mucho más allá de los datos con los que se entrenó originalmente», dijo Ying Chen, coprimer autor del estudio.

Se descubre que la obesidad daña los nervios faciales

El equipo probó la plataforma en ratones alimentados con una dieta rica en grasas que inducía obesidad y disfunción metabólica similar a la observada en humanos.

El atlas de IA reveló inflamación generalizada y alteraciones tisulares en la grasa, los músculos, el hígado y los nervios periféricos. Sin embargo, uno de los descubrimientos más sorprendentes involucró al nervio trigémino, un importante nervio facial responsable de las funciones sensoriales y motoras.

Los investigadores descubrieron que los ratones obesos tenían significativamente menos terminaciones y ramas nerviosas en esta región, lo que sugiere una función sensorial deteriorada. Los experimentos de comportamiento confirmaron que los animales respondían menos al tacto y a la estimulación sensorial en comparación con los ratones delgados.

Luego, los científicos examinaron el ganglio del trigémino, que contiene los cuerpos celulares de las neuronas sensoriales faciales. Utilizando proteómica espacial, identificaron cambios moleculares relacionados con la inflamación y la remodelación nerviosa.

Sorprendentemente, muchas de las mismas firmas moleculares también se detectaron en muestras de tejido de personas con obesidad, lo que sugiere que el daño nervioso observado en ratones también puede ocurrir en humanos.

«Revelamos cambios estructurales y moleculares previamente desconocidos en el ganglio trigémino y sus ramas faciales, y la misma firma molecular se conserva en el tejido humano», dijo la Dra. Doris Kaltenecker, científica principal del Instituto de Diabetes y Cáncer de Helmholtz Munich y primera autora del estudio.

«Este tipo de hallazgo simplemente no puede surgir del estudio de un órgano a la vez», añadió.

Hacia gemelos digitales y un descubrimiento de fármacos más rápido

Los investigadores creen que MouseMapper podría revolucionar el estudio de enfermedades complejas que afectan simultáneamente a múltiples sistemas de órganos, como la diabetes, el cáncer, las enfermedades neurodegenerativas y los trastornos autoinmunes.

La ambición a largo plazo del equipo es desarrollar “gemelos digitales” de organismos altamente detallados, lo que permitirá a los científicos simular la progresión de enfermedades y probar tratamientos computacionalmente antes de pasar a experimentos de laboratorio.

Esta tecnología podría acelerar significativamente el descubrimiento de fármacos y al mismo tiempo reducir la necesidad de realizar pruebas con animales.

«Nuestro objetivo es crear un marco integral para comprender cómo las enfermedades afectan al cuerpo como un sistema interconectado», dijo el profesor Ali Ertürk, director del Instituto de Inteligencia Biológica de Helmholtz Munich y profesor de la LMU Munich.

«Nuestra visión a largo plazo es construir gemelos digitales verdaderamente realistas de ratones sanos y enfermos: atlas a nivel celular que podamos consultar, perturbar y examinar computacionalmente», dijo.

Los investigadores también han puesto a disposición del público en línea los conjuntos de datos de todo el cuerpo, lo que permite a los científicos de todo el mundo investigar más a fondo cómo la obesidad remodela los tejidos y los sistemas de órganos.