Según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS), el cáncer de próstata es el segundo más común en hombres y el cuarto más frecuente en general. En 2020 hubo más de 1,4 millones de nuevos casos. El grupo Multiescala en Ingeniería Mecánica y Biológica del Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A) de la Universidad de Zaragoza trabaja en el proyecto de creación del gemelo digital del cáncer de próstata para mejorar la detección y posterior elección del tratamiento más adecuado para el paciente.

Un modelo virtual

La detección del cáncer de próstata involucra comúnmente la prueba de antígeno prostático específico, que mide los niveles de una proteína producida por la próstata en la sangre. Además, se realiza un examen digital del recto donde el médico palpa la próstata a través del recto para evaluar su salud. Estos métodos ayudan a identificar posibles problemas, pero un diagnóstico definitivo se realiza a través de una biopsia, donde se toman muestras de tejido de la próstata para su análisis. Estos métodos de diagnóstico son bastante invasivos. Por lo que, en estos últimos años ha cobrado especial relevancia el utilizar la imagen médica como herramienta de diagnóstico. A su vez, es muy importante la evaluación de la patología de forma personalizada.

De estas ideas surge el proyecto ‘ProCanAid’, cuyo principal objetivo es desarrollar una herramienta computacional para crear un gemelo digital 4D: un modelo virtual diseñado para reflejar con precisión toda la próstata de un paciente y su posible tumor. A partir de imágenes de resonancia magnética, se implementan una serie de algoritmos basados en inteligencia artificial que extraen la anatomía de la próstata del paciente, el tumor y los conjuntos de nervios y vasos. Se ha demostrado que todas estas estructuras son importantes para comprender la progresión y la invasión del cáncer de próstata.

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Como parte de esta herramienta se están desarrollado unos modelos computacionales ‘in silico’ para predecir la evolución del tumor del paciente según sus características propias. Para ello se considera el comportamiento de las células sanas, las tumorales y los tejidos de la próstata. Este modelo nos permitirá también predecir los efectos de diferentes tratamientos oncológicos sobre dicho paciente (hormonoterapia y radioterapia). 

El proyecto

¿Qué es un gemelo digital?

Los gemelos digitales son herramientas poderosas que proporcionan una representación digital y dinámica de objetos, sistemas o procesos del mundo real. Permiten la simulación, monitorización y optimización de diversas situaciones, lo que lleva a una toma de decisiones más informada y eficiente en diferentes ámbitos. En la industria, facilitan la simulación y optimización de procesos. En la planificación urbana, gestión de recursos, y en el diseño aeroespacial son una herramienta clave. En el ámbito de la salud, permiten modelar condiciones médicas y probar fármacos virtualmente. En definitiva, los gemelos digitales son herramientas versátiles que mejoran la eficiencia y toma de decisiones en diversas industrias al ofrecer simulaciones y análisis detallados.

¿Por qué hay cánceres de próstata que no se tratan de inmediato?

Un dato curioso relacionado con el cáncer de próstata es que, a diferencia de muchos otros tipos de cáncer, algunos casos de cáncer de próstata pueden ser de crecimiento muy lento y, en algunos hombres mayores, pueden no causar problemas significativos durante su vida. Este fenómeno es conocido como ‘cáncer de próstata indolente’ o ‘cáncer de próstata de bajo grado’.

Esto plantea desafíos en la toma de decisiones para los pacientes y sus médicos, ya que no todos los casos de cáncer de próstata requieren tratamiento agresivo. La observación activa, donde se monitorea el cáncer, pero no se trata de inmediato, es una estrategia que a veces se utiliza para estos casos de cáncer de próstata de crecimiento lento.

Este aspecto único del cáncer de próstata resalta la importancia de una evaluación individualizada y de una toma de decisiones compartida entre el paciente y el médico. El posible uso de herramientas como el gemelo digital para determinar el mejor enfoque de manejo de la enfermedad, según la situación específica, puede ser muy positivo para el seguimiento y posterior tratamiento de la misma.

¿Qué es un modelo ‘in silico’?

Un modelo 'in silico' es un modelo computacional o matemático que se utiliza para simular, analizar o representar procesos, fenómenos o sistemas en un entorno virtual o digital. La expresión 'in silico' proviene del latín y se utiliza para denotar que la simulación se realiza en un entorno computacional, en contraste con modelos 'in vivo' (en organismos vivos) o 'in vitro' (en entornos de laboratorio).

Estos modelos 'in silico' pueden abordar una amplia variedad de áreas, desde ciencias biológicas y medicina hasta física, química, ingeniería y ciencias sociales.

Algunos ejemplos, en el ámbito de la salud, serían modelos que predicen cómo se repara el hueso ante una fractura, cómo se cura una herida y se forma la cicatriz posterior, modelos que estiman como interaccionan las células en diferentes condiciones del entorno y ante la adición de fármacos, etc.

María Angeles Pérez Ansón Instituto de Investigación en Ingeniería de Aragón (I3A)

Con la colaboración de la Unidad de Cultura Científica de la Universidad de Zaragoza

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