Por Idem Osorio De Jesús (idem.osorio@upr.edu)
Prensa RUM
miércoles, 20 de abril de 2022

La doctora Wandaliz Torres García y la egresada Valerie Y. Odeh Couvertier, ambas integrantes del Centro de Investigación de Ingeniería para Tecnologías de Fabricación de Células (CMaT) del Recinto Universitario de Mayagüez (RUM), son dos de las autoras de un artículo que aporta una innovadora plataforma analítica y computacional para adelantar la misión de esa entidad de reproducir células de manera eficiente, segura y a bajo costo, y así hacer más accesibles las terapias, que actualmente están aprobadas para cánceres agresivos como el linfoma.

El artículo Predicting T‐cell quality during manufacturing through an artificial intelligence‐based integrative multiomics analytical platform, fue publicado en diciembre del 2021 en la revista arbitrada Bioengineering & Translational Medicine, como un esfuerzo colaborativo e interdisciplinario entre el recinto mayagüezano de la Universidad de Puerto Rico (UPR), la Universidad de Pennsylvania, Universidad de Georgia y el Instituto de Tecnología de Georgia (Georgia Tech), en conjunto con Evolved Analytics como representante de la industria, todos bajo el programa Engineering Research Center for Cell Manufacturing Technologies (CMaT), de la Fundación Nacional de la Ciencia (NSF).

Según explicó la doctora Torres García, quien es catedrática asociada del Departamento de Ingeniería Industrial (ININ) del RUM, y se desempeñó como líder del grupo investigativo, el valor de la plataforma analítica y computacional, esbozada en el artículo, consiste en una profunda caracterización molecular de las terapias celulares combinado con un análisis de optimización experimental y de aprendizaje automático que arrojará la información necesaria para determinar los atributos críticos de calidad de estas células y conocer cómo se comportan en diferentes escenarios durante su proceso de manufactura. Esto tiene el fin de aumentar su producción y utilizarlas en terapias que han resultado ser muy efectivas en tratamientos contra neoplasias malignas de células B para pacientes en etapas terminales.

“La relevancia de este proyecto está en cómo podemos contribuir y lograr un impacto en la salud humana integrando diversos peritajes como la ingeniería biomédica, la bioquímica y la ciencia computacional. Esto permite cerrar la brecha existente en los procesos de manufactura de estas terapias como producto vivo que limitan su expansión y accesibilidad a más pacientes que lo necesitan. Con nuestro peritaje, desde el componente de ingeniería computacional y la perspectiva de extraer conocimiento a través de los datos, hemos podido colaborar con otros profesionales e investigadores de la salud y de la medicina desde el desarrollo conceptual de los experimentos hasta la implementación de la plataforma computacional que, de forma agnóstica, captura patrones que evoluciona el conocimiento de terapias como las células T con receptor de antígeno quimérico (CAR-T por sus siglas en inglés). De esta manera se hace una aportación de gran envergadura a la manufactura de esta clase de producto”, reiteró, al tiempo que explicó que los datos de caracterización molecular están limitados a nivel de estas terapias y esa es una de las maneras en cómo CMaT aspira a aportar para mejorar los procesos de manufactura de estas terapias.

La investigadora explicó que la plataforma combina la experimentación secuencial con modelos de optimización y de inteligencia artificial, con el objetivo de poder caracterizar esas terapias celulares de manera que permitan la predicción de las mejores respuestas, entre estas, una mayor viabilidad, potencia y proliferación. Precisamente, el objetivo es identificar esos atributos críticos de calidad que guíen a los científicos a poder discernir y predecir si el conjunto de células para una terapia posee los atributos críticos para ser efectiva y viable desde etapas tempranas en el proceso de manufactura.

“Tenemos estas células que van creciendo a través del tiempo y las estamos monitoreando a distintos niveles moleculares para entender cuáles son las características que tienen cuando son más potentes, más seguras y que, de la misma manera, permitan discriminar cuando no presentan los fenotipos deseados. Aquí involucramos a todos estos profesionales para unir nuestras perspectivas y diseñar lo que queremos evaluar. Nuestra plataforma comienza con diseño de experimentos para medir los efectos causados por diferentes parámetros, para ver qué podemos cambiar o controlar cuando estamos manufacturando o fabricando la cultura de estas células”, subrayó la catedrática.

Un ejemplo de una característica que aspiran a optimizar es la expansión de células de memoria, ya que una vez se realiza esta reingeniería de células en un laboratorio, al hacer la infusión en un paciente, el escenario óptimo es que la terapia pueda ejecutar su función de detectar el antígeno o molécula tóxica que está causando la enfermedad en el paciente de forma sostenible, para matar las células cancerosas y atacar la enfermedad a largo plazo.

“Realizar diseño de experimentos guiados o experimentos secuenciales nos permite aprender el comportamiento de estas células a través del tiempo de forma efectiva. Utilizamos el conocimiento aprendido de experimentos previos para explorar regiones de interés que son identificadas a través de modelos computacionales. Este tipo de experimento posibilita la cuantificación y caracterización de un sinnúmero de moléculas biológicas, ya que al optimizar la región a evaluar nos permite, de forma costo-eficiente, realizar más ensayos moleculares en las regiones que los modelos estadísticos indican mejor predicción para las respuestas de interés, como obtener mayor número de células de memoria. Esta gama de datos accesibles podemos utilizarla y combinarla con nuestras herramientas computacionales, que se basan en los avances en el área de data science y data analytics, para estudiar esos atributos críticos de calidad que permitirían monitorear estas terapias celulares durante su manufactura”, agregó.

Junto a la doctora Torres García, los primeros tres autores del artículo son los estudiantes graduados: Valerie Y. Odeh Couvertier, del RUM; Nathan J. Dwarshuis, de Georgia Tech; y Maxwell B. Colonna, de la Universidad de Georgia. También conforman el grupo: los doctores Bruce L. Levine, de la Universidad de Pennsylvania; Arthur S. Edison, de la Universidad de Georgia, Krishnendu Roy, de Georgia Tech; y Theresa Kotanchek, principal oficial ejecutiva de Evolved Analytics, empresa líder en el desarrollo de herramientas tecnológicas computacionales para analizar procesos analíticos.

“Pertenecer al grupo de investigación de CMaT ha sido un punto importante en mi desarrollo profesional y personal. Tuve la oportunidad de ser parte de un equipo de trabajo completamente multidisciplinario en donde cada uno trajo distintas perspectivas para llegar a un objetivo en común, lograr que las terapias celulares sean accesibles para todo paciente que las necesite. Como ingeniera industrial, CMaT me dio la oportunidad de, indirectamente, ayudar a otros en el área de la salud, utilizando herramientas de ingeniería y de análisis de datos, así como motivándome a continuar mis estudios graduados en esta área”, expresó Valerie, egresada del RUM, quien integró el proyecto como estudiante de maestría de ININ bajo la consejería de la doctora Torres García y ahora realiza su doctorado en la Universidad de Wisconsin Madison.

Ese componente multidisciplinario también fue resaltado por la catedrática de Ingeniería Industrial, ya que, a su juicio, se logró alcanzar un consenso entre las áreas de peritaje de tres universidades, con estudiantes graduados sumamente competentes, para alcanzar un bien común en el campo de la medicina y la salud.

“Este trabajo colaborativo, que incluye la sinergia de múltiples disciplinas e instituciones, ha plasmado una extraordinaria contribución a la literatura y al campo de terapias celulares. Es un orgullo y un honor que hayamos logrado este éxito, el cual se concretiza por nuestro liderato y participación en el proyecto contribuyendo de forma íntegra con nuestro peritaje en el área de la bioinformática y aprendizaje estadístico. Más aún porque propicia contribuir a los objetivos del CMaT que tiene como fundamento esa misión y visión de impactar la salud humana de estos pacientes. Es importante ver cómo, de forma recíproca, recibimos el apoyo para poder continuar nuestros esfuerzos de investigación y llevar esta ciencia a otros niveles en nuestro país y en el mundo. Es una oportunidad invaluable para nuestros estudiantes, ya que pueden experimentar y aportar a este tipo de trabajo investigativo, porque los problemas más complejos que nos aquejan requieren que diversas áreas hablen en un lenguaje común para resolverlos. CMaT refleja esa combinación de excelencia profesional que resulta de la integración perfecta de diversidad e inclusión en todos niveles”, relató Torres García, quien lideró el grupo mayormente en un escenario virtual, debido a los continuos retos en la isla que luego se expandieron a nivel mundial con la pandemia.

En el RUM, el CMaT es liderado por la doctora Madeline Torres Lugo, del Departamento de Ingeniería Química. Recientemente, al cumplir su quinto aniversario, el grupo investigativo hizo un recuento de los logros alcanzados, entre estos una solicitud de patente, siete publicaciones y otras cinco en proceso. Asimismo, resaltó el impacto a alumnos graduados, a estudiantes de varias facultades y de otras instituciones, como parte del Programa de Verano de Investigación para Pregrado; así como a jóvenes y maestros de escuela secundaria. El proyecto también cuenta con un componente de alcance comunitario a través de distintas actividades educativas.