Entrevista a Theresa Ahrens y Jonas Marcello, directores del departamento de Ingeniería de Salud Digital del Fraunhofer IESE

Crear un gemelo digital de una máquina ya es una empresa muy compleja. Así que, ¿cuán difícil debe ser hacerlo con un organismo humano? Investigadores del Instituto Fraunhofer de Ingeniería Experimental de Software (IESE) estudian las posibilidades, los retos y el potencial de los gemelos digitales de pacientes. Su objetivo es probar medicamentos en una ‘réplica’ digital en el futuro, antes de que una persona tome su primera pastilla. En esta entrevista, Theresa Ahrens y Jonas Marcello, que dirigen conjuntamente el departamento de Ingeniería de Salud Digital del Fraunhofer IESE, explican las ventajas y el valor añadido de los gemelos digitales aplicados a pacientes.

Theresa Ahrens: En esencia, un gemelo digital del paciente es un homólogo virtual preciso y dinámico de unidades biológicas. Este tipo de modelo altamente desarrollado puede simular, por ejemplo, estructuras celulares, tejidos, órganos o incluso personas enteras, y lo ideal es que contenga toda la información sobre su homólogo en el mundo real, es decir, el paciente real. Los gemelos digitales para pacientes son dinámicos, por lo que tienen en cuenta los cambios que se producen con el tiempo, y pueden simular procesos fisiológicos fundamentales. Esto nos permite hacer varias predicciones sobre las funciones fisiológicas, que son útiles si los médicos están considerando ciertos medicamentos para un paciente, por ejemplo.

Jonas Marcello: Los gemelos digitales en pacientes tienen un enorme potencial para una amplia gama de aplicaciones diferentes. Por ejemplo, los modelos podrían ayudar a visualizar los procesos metabólicos en el interior del cuerpo. Una gran oportunidad que ofrecen los gemelos virtuales en medicina es que pueden utilizarse para identificar los efectos de un medicamento, incluidas las interacciones farmacológicas y los efectos secundarios, incluso antes de que la persona tome su primera pastilla.

Marcello: Al igual que ocurre con un gemelo digital en un entorno de producción, donde las máquinas pueden someterse a un mantenimiento predictivo, la situación es similar aquí: esto allana el camino para la supervisión predictiva de la salud. Y la tecnología también abre nuevas puertas en lo que respecta a la detección precoz y la prevención, ya que la réplica virtual puede proporcionar pistas en las fases iniciales de un problema de salud o revelar un riesgo elevado y específico de enfermedad. Esto nos permite actuar con prontitud, lo que puede ayudar a evitar consecuencias a largo plazo para los pacientes.

Marcello: Los gemelos digitales de pacientes podrían tener un efecto beneficioso en los ensayos clínicos. Los ensayos con seres humanos podrían simplificarse y acelerarse simulando digitalmente aspectos como la eficacia o la dosis en el gemelo por adelantado. Hasta ahora, sólo se han realizado unos pocos ensayos clínicos con gemelos digitales en todo el mundo. La diabetes, en particular, se considera una enfermedad modelo en este sentido.

Ahrens: En general, ya sabemos bastante sobre los mecanismos moleculares implicados, es decir, cómo funcionan las células y se comunican entre sí. Sin embargo, las personas no son máquinas. Es imposible construir una simulación precisa y predecir exactamente lo que ocurrirá. Eso significa que siempre habrá ciertos límites para los gemelos digitales aplicados a pacientes, ya que aún no tenemos la capacidad de simular toda esta gama de complejidad a nivel molecular. Pero incluso una mera réplica virtual de órganos individuales puede tener un gran impacto.

Ahrens: En principio, sería deseable disponer de un modelo gemelo digital funcional para todos los órganos. Se han hecho grandes avances con algunos de ellos. Un buen ejemplo es el uso con éxito de un corazón gemelo digital en cardiología. El gemelo digital reúne toda la información sanitaria pertinente e interactúa con la IA para recopilar datos cardiovasculares importantes y combinarlos con otra información relevante, como los valores de laboratorio o los resultados de las imágenes médicas. Otro ejemplo son los gemelos pulmonares digitales, que se individualizan para los pacientes. Este tipo de gemelos está pensado para que los médicos puedan probar por adelantado en un ordenador determinados métodos de tratamiento y ventilación, con el objetivo de proporcionar a cada paciente individual la forma de ventilación menos gravosa posible.

Marcello: Para crear el gemelo digital de un paciente se necesitan grandes cantidades de datos de alta calidad, y me refiero a datos a largo plazo que abarquen toda la vida de una persona. Suponiendo que se dispusiera de todos los datos, seguiría siendo un reto técnico integrar la información de diversas fuentes de datos en un cosmos compartido. Y la protección de datos también es un tema delicado en este contexto. ¿Quién puede acceder a los datos y desde dónde? ¿Quién autoriza el acceso? La fiabilidad de los algoritmos subyacentes al análisis también es un factor clave. Con nuestros años de experiencia en el desarrollo de gemelos digitales, ciencia de datos y protección de esos datos, pretendemos ayudar a hacer realidad los gemelos digitales de los pacientes en la atención sanitaria sobre una base integral y holística y contribuir a un cambio de paradigma en la medicina personalizada.