Un sistema de inteligencia artificial detecta en la sangre los patrones internos de un tumor sin necesidad de biopsia

Un análisis con inteligencia artificial de más de 10 millones de células permitió identificar nueve patrones que se repiten dentro de distintos tipos de tumores.

Esos patrones, identificados mediante una observación masiva de datos provenientes de biopsias de tejido, resultaron ser detectables en una simple muestra de sangre, lo que abriría una vía no invasiva para monitorear el cáncer.

Dos investigadoras postdoctorales del Centro Basal Ciencia & Vida (Fundación Ciencia & Vida - Universidad San Sebastián) analizan los alcances de este hallazgo.

Un sistema de inteligencia artificial identificó nueve patrones de organización espacial (denominados ecotipos) que se repiten en distintos tipos de tumores humanos, a partir del análisis de más de 10 millones de células provenientes de más de un centenar de casos. El hallazgo, publicado en la revista Nature, muestra que esos patrones pueden detectarse en una muestra de sangre en lugar de recurrir a una biopsia quirúrgica.

El estudio fue desarrollado por equipos de la Universidad de Stanford y el Chan Zuckerberg Biohub, con la participación de grupos de la universidades de Yale y Washington en St. Louis, y fue publicado en 2026. En Chile, la investigación es analizada por la Dra. María José Oviedo y Dra. Laura Hernández, investigadoras del laboratorio de microambiente tumoral y metástasis del Centro Basal Ciencia & Vida (dirigido por el Dr. Hugo González).

Un tumor no es una masa homogénea de células cancerosas, afirman las investigadoras postdoctorales, cuyo trabajo se enmarca en líneas similares sobre microambiente tumoral. En su interior conviven células inmunes, células de sostén y vasos sanguíneos, organizados en patrones espaciales que inciden en cómo avanza la enfermedad y sí un determinado tratamiento resultará eficaz. Comprender esa arquitectura interna equivale a entender un ecosistema completo y no solo sus habitantes. 

“El tumor se tiene que entender como una gran ciudad donde coexisten no solo células tumorales, sino también otras células que conversan con el tumor y le dan sustento para que se establezca. A todo este entorno se le conoce como microambiente tumoral” explica la Dra. Hernández.

Un sistema de inteligencia artificial identificó nueve patrones de organización espacial (denominados ecotipos) que se repiten en distintos tipos de tumores humanos, a partir del análisis de más de 10 millones de transcriptomas espaciales y análisis de célula única provenientes de carcinomas y melanomas humanos. El hallazgo, publicado en la revista Nature, muestra que esos patrones pueden detectarse en una muestra de sangre en lugar de recurrir a una biopsia quirúrgica.

Para analizar el microambiente tumoral se requiere disociar el tejido de una biopsia, un proceso que entrega el número y tipo de células presentes, pero no revela cómo se relacionan entre sí, ni dónde se ubican dentro del tumor. Además, una biopsia captura solo un fragmento acotado y puntual, insuficiente para representar la heterogeneidad de una masa tumoral completa. La transcriptómica espacial es la técnica que permite resolver el rompecabezas y estudiar los vecindarios que se establecen dentro del microambiente tumoral, manteniendo las células exactamente en su posición original dentro del tejido.

Nueve patrones, un mapa común

El estudio partió de una pregunta simple: ¿Qué hace que un tumor responda o no a un tratamiento? Para responderla, los equipo de la Universidad de Stanford y del Chan Zuckerberg Biohub reunieron información de transcriptómica espacial de más de 10 millones de células individuales, provenientes de más de un centenar de tumores humanos –tales como carcinomas y melanomas–, y entrenó un sistema de aprendizaje automático para reconocer patrones repetidos de organización dentro de estos tumores.

La Dra. Oviedo, quien en el Centro Basal Ciencia & Vida trabaja principalmente con modelos animales y muestras de tejido humano, siguió de cerca esta línea de investigación. “Se junta la inteligencia artificial con datos de transcriptómica espacial a nivel de célula única, proveniente de más de 10 millones de muestras, para identificar la disposición espacial de estas células en el tumor”, detalla la investigadora.

El análisis no se limitó a contar cuántas células de cada tipo había en el tumor. Buscó determinar dónde se ubicaban unas respecto de otras –células tumorales, inmunes, vasos sanguíneos y tejido de sostén– y cómo esa disposición espacial se relacionaba con la evolución clínica de cada paciente.

El resultado fueron nueve ecotipos espaciales que se repiten de forma consistente entre distintos tipos de carcinomas y melanomas, cada uno con una biología y una ubicación característica dentro del tumor. Varios de ellos se asociaron de forma clara con la respuesta a la inmunoterapia y con la sobrevida de los pacientes. “Ellos descubrieron nueve ecotipos que se correlacionaban con los perfiles de metilación de ADN; en el laboratorio, trabajando en el mesón, sería muy difícil detectar estos patrones, pero a través de estas herramientas se hace mucho más fácil”, agrega la Dra. Oviedo.

De la biopsia a la sangre

Hasta ahora, el acceso a esta información era muy limitada, ya que la obtención de biopsias es un procedimiento invasivo que entrega una fotografía parcial y puntual del desarrollo del tumor. Las técnicas utilizadas hoy requieren la disociación del tejido para determinar el número de células y de qué tipo son, pero no cómo se relacionan entre sí, ni dónde están ubicadas.

La Dra. Hernández, quien en el Centro lidera una línea de trabajo con muestras provenientes de pacientes con cáncer de mama, en el marco de una colaboración con la Fundación Arturo López Pérez (FALP), explica el aporte central del estudio. “El realce de este paper es que ese patrón común, esas marcas en el genoma identificadas, podrían ser detectadas en la práctica clínica utilizando una muestra de sangre. Además, se podría predecir si el paciente podría responder bien a la terapia o si tiene un escudo que va a bloquear el tratamiento”.

El hallazgo consistió en comprobar que los nueve ecotipos identificados en tejido tumoral –hasta entonces invisible– también quedan registrados en fragmentos de ADN que los tumores liberan al torrente sanguíneo, conocido como ADN libre circulante. Esa posibilidad cambia la lógica de representatividad de la muestra. 

Una biopsia convencional captura un fragmento acotado del tumor en un momento determinado; una muestra de sangre, en cambio, puede reflejar de forma más completa el conjunto de lesiones tumorales de un paciente, incluidas las que no fueron biopsiadas directamente. “Una muestra de sangre puede capturar información proveniente de distintas lesiones tumorales, mientras que una biopsia se toma en un tiempo determinado y es muy pequeña, no representa todo el tumor”, indica la Dra.Oviedo.

Una brújula para la inmunoterapia

En un grupo de cerca de 100 pacientes con melanoma avanzado, los niveles de estos ecotipos medidos en sangre antes de iniciar inmunoterapia se asociaron de forma robusta con la respuesta al tratamiento y con la sobrevida, según el estudio publicado en Nature. 

Para la Dra. Laura Hernández, esa correlación tiene una consecuencia práctica directa si logra confirmarse en estudios más amplios. “Si esto se logra validar en diferentes tipos de tumores, se podría evitar someter a los pacientes a terapias a las que no responderían, y que generan múltiples efectos adversos. Además, permitiría monitorear de manera dinámica, a través de la muestra de sangre, cuándo el tumor estaría cambiando su ecotipo de uno sensible a uno resistente o viceversa, a fin de adaptar los enfoques de tratamiento”, plantea la investigadora.

La inmunoterapia y otros tratamientos oncológicos no están exentos de efectos adversos. Identificar de antemano qué pacientes tienen menor probabilidad de responder permitiría reorientar la estrategia terapéutica antes de exponerlos a un tratamiento que no beneficiará su condición. Los propios autores del estudio, sin embargo, sitúan el hallazgo en su justa medida: se trata de investigación básica, no de un examen disponible en clínicas u hospitales. 

Antes de convertirse en una herramienta diagnóstica, los resultados deben validarse en cohortes más grandes y en tipos de cáncer distintos, coinciden las especialistas. En el Centro Basal Ciencia & Vida, ambas investigadoras continúan explorando la relación entre la disposición espacial de las células tumorales, tanto en modelos animales como en muestras de pacientes.

Texto por Luis Francisco Sandoval, Agencia S&M Comunicaciones.