¿Qué son las lombrices vampiro que atacan el hígado, el intestino y la vejiga y qué enfermedad provocan?
Se trata de una condición médica que los especialistas suelen pasar por alto las primeras etapas de la infección.
Las muestras de sangre de pacientes infectados con un gusano parásito que causa esquistosomiasis contienen información oculta que marca las diferentes etapas de la enfermedad. En nuestra investigación publicada recientemente, nuestro equipo utilizó el aprendizaje automático para descubrir esa información oculta y mejorar la detección temprana y el diagnóstico de la infección.
El parásito que causa la esquistosomiasis completa su ciclo de vida en dos huéspedes: primero en los caracoles y luego en mamíferos como las personas, los perros y los ratones. Los huevos de gusanos de agua dulce ingresan a los huéspedes humanos a través de la piel y circulan por todo el cuerpo, dañando múltiples órganos, incluidos el hígado, el intestino, la vejiga y la uretra. Cuando estas larvas alcanzan los vasos sanguíneos que conectan los intestinos con el hígado, maduran hasta convertirse en gusanos adultos. Luego liberan huevos que se excretan cuando la persona infectada defeca, continuando el ciclo de transmisión.
¿Qué son las lombrices vampiro que atacan el hígado, el intestino y la vejiga y qué enfermedad provocan?
Como el diagnóstico actualmente se basa en la detección de huevos en las heces, los médicos suelen pasar por alto las primeras etapas de la infección. Para cuando se detectan los huevos, los pacientes ya han alcanzado una etapa avanzada de la enfermedad. Como las tasas de diagnóstico son bajas, los funcionarios de salud pública suelen administrar en masa el medicamento praziquantel a las poblaciones de las regiones afectadas. Sin embargo, el praziquantel no puede eliminar los gusanos juveniles en las primeras etapas de la infección ni puede prevenir la reinfección.
Nuestro estudio proporciona un camino claro para mejorar la detección y el diagnóstico temprano al identificar la información oculta en la sangre que indica una infección activa en etapa temprana.
El cuerpo responde a una infección por esquistosomiasis mediante una respuesta inmunitaria que involucra varios tipos de células inmunitarias, así como anticuerpos dirigidos específicamente a moléculas secretadas por el gusano y sus huevos o presentes en ellos. Nuestro estudio presenta dos formas de detectar ciertas características de los anticuerpos que indican una infección temprana.
El primero es un ensayo que captura un perfil cuantitativo y cualitativo de la respuesta inmunitaria, incluidas varias clases de anticuerpos y características que determinan cómo se comunican con otras células inmunitarias. Esto nos permitió identificar facetas específicas de la respuesta inmunitaria que distinguen a los pacientes no infectados de los pacientes con enfermedad en etapa temprana y avanzada.
En segundo lugar, desarrollamos un nuevo enfoque de aprendizaje automático que analiza los anticuerpos para identificar características latentes de la respuesta inmunitaria vinculadas con la etapa y la gravedad de la enfermedad. Entrenamos el modelo con datos del perfil inmunitario de pacientes infectados y no infectados y probamos el modelo con datos que no se utilizaron para el entrenamiento y con datos de una ubicación geográfica diferente. Identificamos no solo biomarcadores de la enfermedad, sino también el posible mecanismo subyacente a la infección.
Por qué es importante
La esquistosomiasis es una enfermedad tropical desatendida que afecta a más de 200 millones de personas en todo el mundo y causa 280.000 muertes al año. El diagnóstico temprano puede mejorar la eficacia del tratamiento y prevenir la enfermedad grave.
Además, a diferencia de muchos métodos de aprendizaje automático que son cajas negras, nuestro enfoque también es interpretable. Esto significa que puede brindar información sobre por qué y cómo se desarrolla la enfermedad más allá de simplemente identificar marcadores de la enfermedad, lo que orienta las estrategias futuras para el diagnóstico y el tratamiento tempranos.
Lo que aún no se sabe
Las características de la infección por esquistosomiasis que identificamos se mantienen estables en dos regiones geográficas de dos continentes. Las investigaciones futuras podrían explorar la eficacia de estos biomarcadores para aplicarlos a otras poblaciones.
Además, nuestro trabajo identifica un posible mecanismo detrás de la progresión de la enfermedad. Descubrimos que una respuesta inmunitaria particular contra una proteína específica en la superficie del gusano indica una etapa intermedia de la infección. Comprender cómo responde el sistema inmunitario a este antígeno poco estudiado podría mejorar el diagnóstico y el tratamiento.
¿Qué sigue?
Además de mejorar nuestra comprensión de cómo responde el sistema inmunitario a las diferentes etapas de la infección, nuestros hallazgos identifican antígenos clave que podrían allanar el camino para diseñar enfoques rentables y eficientes para el diagnóstico y los tratamientos. Nuestros próximos pasos incluirán la implementación real de estas estrategias en el campo para la detección temprana y el manejo de la enfermedad.
*Trirupa Chakraborty, candidata a doctorado en Biología de Sistemas Integrativos, Universidad de Pittsburgh
**Aniruddh Sarkar, profesor adjunto de Ingeniería Biomédica, Instituto de Tecnología de Georgia
***Jishnu Das, profesor adjunto de Inmunología y Biología Computacional y de Sistemas, Universidad de Pittsburgh
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