Investigadores de la Universidad de Galway han creado bebés digitales para comprender mejor la salud de los bebés en sus primeros 180 días críticos de vida.
El equipo creó 360 modelos informáticos avanzados que simulan los procesos metabólicos únicos de cada bebé. Los bebés digitales son los primeros modelos computacionales de cuerpo entero específicos por sexo que representan el metabolismo de recién nacidos e infantes con 26 órganos, seis tipos de células y más de 80.000 reacciones metabólicas.
Los datos de la vida real de 10.000 recién nacidos, incluido el sexo, el peso al nacer y las concentraciones de metabolitos, permitieron la creación y validación de los modelos, que pueden personalizarse, lo que permite a los científicos investigar el metabolismo de un bebé individual para aplicaciones de medicina de precisión.
El trabajo fue realizado por un equipo de científicos del Centro de Gemelos Metabólicos Digitales de la Universidad de Galway y la Universidad de Heidelberg, dirigido por la investigadora principal de APC Microbiome Ireland, la profesora Ines Thiele.
La investigación del equipo tiene como objetivo avanzar en la medicina de precisión mediante modelos computacionales. Describen el modelado computacional de bebés como fundamental, ya que mejora la comprensión del metabolismo infantil y crea oportunidades para mejorar el diagnóstico y tratamiento de afecciones médicas durante los primeros días de la vida de un bebé, como las enfermedades metabólicas hereditarias.
La autora principal, Elaine Zaunseder, de la Universidad de Heidelberg, dijo: “Los bebés no son sólo adultos pequeños: tienen características metabólicas únicas que les permiten desarrollarse y crecer sanos. Por ejemplo, los bebés necesitan más energía para regular la temperatura corporal debido a, por ejemplo, su alta relación superficie-masa, pero no pueden temblar durante los primeros seis meses de vida, por lo que los procesos metabólicos deben garantizar que el bebé se mantenga caliente.
“Por lo tanto, una parte esencial de este trabajo de investigación fue identificar estos procesos metabólicos y traducirlos en conceptos matemáticos que pudieran aplicarse en el modelo computacional. Captamos el metabolismo de una manera específica de cada órgano, lo que ofrece la oportunidad única de modelar órganos. demandas energéticas específicas que son muy diferentes en los bebés en comparación con los adultos.
“Dado que la nutrición es el combustible del metabolismo, podemos utilizar datos de la leche materna de recién nacidos reales en nuestros modelos para simular el metabolismo asociado en todo el cuerpo del bebé, incluidos varios órganos. Basándonos en su nutrición, simulamos el desarrollo de bebés digitales de más de seis años. meses y demostró que crecerán al mismo ritmo que los bebés del mundo real”.
El profesor Thiele, líder del estudio del proyecto, afirmó: “Los programas de detección de recién nacidos son cruciales para detectar enfermedades metabólicas en una etapa temprana, mejorando las tasas de supervivencia infantil y los resultados de salud. Sin embargo, la variabilidad observada en la forma en que estas enfermedades se manifiestan en los bebés subraya la necesidad urgente para enfoques personalizados para el manejo de enfermedades.
“Nuestros modelos permiten a los investigadores investigar el metabolismo de bebés sanos, así como de bebés que padecen enfermedades metabólicas hereditarias, incluidas las investigadas en exámenes de detección de recién nacidos. Al simular el metabolismo de bebés con una enfermedad, los modelos demostraron que podemos predecir biomarcadores conocidos para estas enfermedades. Además, los modelos predijeron con precisión las respuestas metabólicas a diversas estrategias de tratamiento, lo que demuestra su potencial en entornos clínicos”.
Zaunseder añadió: “Este trabajo es un primer paso hacia el establecimiento de gemelos metabólicos digitales para bebés, proporcionando una visión detallada de sus procesos metabólicos. Estos gemelos digitales tienen el potencial de revolucionar la atención médica pediátrica al permitir un manejo de enfermedades personalizado para las necesidades metabólicas únicas de cada bebé. “
La investigación fue publicada esta semana en Metabolismo celular.
Este trabajo fue dirigido por la Universidad de Galway y completado como parte de una colaboración con la Universidad de Heidelberg, el Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg y el Hospital Universitario de Heidelberg, Alemania.
Fuente: Agencia ID.
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