Una inteligencia artificial desarrollada en Málaga analiza los virus del intestino y detecta posibles desequilibrios

Un equipo de investigación del grupo Khaos de la Universidad de Málaga (UMA) ha desarrollado una herramienta basada en inteligencia artificial capaz de analizar los virus presentes en el intestino y detectar patrones relacionados con posibles desequilibrios de la salud digestiva.

El proyecto, realizado en colaboración con la Universidad Politécnica de Kiev Igor Sikorsky y el Instituto de Investigación Biomédica de Málaga (Ibima), se centra en el denominado viroma intestinal, es decir, el conjunto de virus que habitan en el aparato digestivo.

La herramienta combina diferentes modelos de inteligencia artificial para clasificar muestras y generar mapas de datos que permiten diferenciar entre perfiles intestinales sanos y otros asociados a una alteración de la microbiota, conocida como disbiosis.

Una investigación centrada en los virus del intestino

La principal novedad del estudio es que no analiza únicamente las bacterias del aparato digestivo, como ocurre en buena parte de las investigaciones sobre el microbioma, sino que pone el foco en el paisaje viral del intestino.

Para ello, los investigadores han empleado varios métodos de inteligencia artificial que identifican patrones entre los grupos de virus presentes en las muestras y sus niveles de abundancia.

A partir de esa información, los sistemas generan representaciones visuales que muestran qué perfiles se aproximan más a un estado considerado saludable y cuáles presentan características relacionadas con posibles desequilibrios intestinales.

Los resultados se encuentran todavía en una fase preliminar y orientada a la investigación, por lo que la herramienta no constituye por ahora una prueba diagnóstica. No obstante, podría ayudar en el futuro a identificar señales de alteración intestinal y posibles biomarcadores virales.

Estos biomarcadores serían familias de virus que podrían actuar como pistas sobre el estado del microbioma y servir de apoyo al análisis biomédico o a futuras pruebas diagnósticas, una vez que la investigación avance y los resultados sean validados.

Una precisión cercana al 87% en algunos análisis

El estudio, titulado Deciphering the Influence of Gut Microbiome Disruption on Human Health Through Multi-Algorithm Approaches, ha sido publicado en la revista científica Current Bioinformatics.

Para desarrollar la herramienta, el equipo utilizó una base de datos pública que contenía información sobre el viroma intestinal de personas sanas y de pacientes con diferentes enfermedades.

En cada una de las muestras se analizó la presencia y la abundancia de distintas familias virales, además de otros datos como la edad de los participantes, según la información difundida por la Fundación Descubre.

Posteriormente, los investigadores prepararon los datos para que las muestras pudieran compararse de manera adecuada y aplicaron diferentes modelos de inteligencia artificial.

Estos sistemas aprenden a partir de ejemplos previamente clasificados y, posteriormente, tratan de determinar si una nueva muestra se parece más a un perfil intestinal sano o a otro asociado a un desequilibrio.

Durante las pruebas realizadas con muestras conocidas, los modelos que obtuvieron mejores resultados alcanzaron en algunos análisis una precisión cercana al 87% para diferenciar ambos perfiles dentro del conjunto de datos estudiado.

Las familias virales que ayudan a distinguir los perfiles

El análisis identificó varios grupos de virus con especial relevancia para diferenciar entre muestras sanas y muestras asociadas a disbiosis.

Entre ellos se encuentran las familias Myoviridae, Siphoviridae, Podoviridae y Microviridae, integradas en buena parte por bacteriófagos, virus que infectan a las bacterias.

Estas familias aparecieron como señales útiles para distinguir los distintos perfiles intestinales analizados. Sin embargo, los investigadores advierten de que su presencia no demuestra que sean la causa de una determinada enfermedad.

«Estos resultados no significan que esos virus causen una enfermedad, sino que aparecen relacionados con perfiles intestinales sanos o con situaciones de desequilibrio de la microbiota», ha explicado el investigador de la Universidad de Málaga Bohdan Vodianyk.

Un mapa para visualizar el estado del intestino

Además de clasificar las muestras, el equipo ha utilizado una técnica que permite representar toda la información en forma de mapa.

Cada muestra se sitúa en una zona concreta en función de su parecido con las demás. De esta forma, los perfiles con características similares aparecen próximos, mientras que aquellos que presentan mayores diferencias quedan más alejados.

«Explicado de forma simplificada, cada muestra se coloca en una zona según su parecido con las demás. Así, los perfiles más similares quedan cerca unos de otros y los más diferentes se separan», ha señalado el investigador de la UMA Adrián Segura.

Este sistema de mapeo permitió observar agrupaciones relacionadas con perfiles intestinales sanos y otras más próximas a situaciones de disbiosis.

Según los autores, esta representación visual facilita la interpretación de grandes cantidades de información y puede ayudar a detectar desviaciones respecto a un equilibrio intestinal considerado saludable.

El siguiente paso: analizar juntos virus y bacterias

El equipo investigador plantea como siguiente fase integrar en un mismo análisis los datos correspondientes a los virus y a las bacterias del intestino.

El objetivo es comprender mejor cómo interactúan estos microorganismos y determinar qué papel desempeñan en el mantenimiento del equilibrio digestivo o en la aparición de alteraciones del microbioma.

La investigación ha contado con financiación de la Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación de la Junta de Andalucía y del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

También ha recibido apoyo de fondos europeos procedentes de los programas NextGenerationEU/PRTR y Erasmus+.