Biointeligencia

¿Podría su gemelo virtual salvarle la vida en el futuro?

De modelos físicos a virtuales de sistemas vivos gracias a la biointeligencia

En Eslovaquia, un joven se ha levantado de la silla de ruedas y vuelve a comunicarse 9 años después de haber perdido un tercio del cráneo en una caída. El cambio se produjo después de que los ingenieros en biomedicina utilizaran un modelo impreso en 3D de su cráneo para diseñar y crear un implante perfecto que aliviara la presión en el cerebro. En Texas, unas bebés gemelas siamesas se recuperan favorablemente, listas para vivir vidas saludables e independientes después de que los cirujanos planificaran cuidadosamente la operación de 30 horas utilizando un modelo 3D de las cavidades torácicas y los órganos que compartían las niñas. Y en Londres, una niña de dos años ya puede comer, reír y crecer bien después de que los médicos utilizaran un modelo impreso en 3D para cerrar un orificio que tenía en su corazón y que, en un primer momento, parecía simplemente demasiado grande para repararlo.

Los equipos médicos de todo el mundo están utilizando el modelado en 3D para crear representaciones precisas de las anatomías de los pacientes, lo que permite a estos equipos planificar y ensayar intervenciones quirúrgicas complejas, así como crear implantes y prótesis personalizadas que salvan las vidas de pacientes específicos. Se trata de una evolución sorprendente que ya está teniendo un impacto tremendo en las vidas de las personas con enfermedades y lesiones graves.

No obstante, esto solo es la punta del iceberg. La verdadera revolución médica y sanitaria del siglo XXI no se producirá a partir de estos modelos físicos, sino de modelos virtuales. En el futuro, estos modelos virtuales podrán simular la fisiología y fisiopatología real de los seres humanos (incluso las de un paciente en concreto), y cambiarán para siempre la manera en que investigamos, diagnosticamos y tratamos las lesiones y la enfermedad.

Bienvenido al amanecer de la biointeligencia.

La medicina se inspira en la aviación

La biointeligencia traslada los procesos de modelado, simulación y gestión del ciclo de vida del producto a las ciencias de la salud

Aunque la idea de tener un gemelo virtual puede parecer un sueño lejano, se ha avanzado mucho en el proceso de hacer este sueño realidad en el campo incipiente de la biointeligencia. La biointeligencia (a veces también llamada "medicina diseñada por ordenador" o ''medicina computacional") utiliza las tecnologías informáticas para modelar, simular, visualizar y probar los procesos médicos biológicos en un entorno virtual ("diseñados por ordenador").

El objetivo de la biointeligencia es el de modelar, simular y visualizar de forma precisa los procesos biológicos y médicos en un entorno virtual ("diseñados por ordenador")

Lo interesante es que la inspiración para la biointeligencia se encuentra en los sectores con procesos de fabricación complejos, como la aviación. Dado los grandes costes y la gran complejidad que conlleva la fabricación de un avión, hace ya tiempo que el sector aeroespacial adoptó un enfoque multidisciplinar y de colaboración transversal para el diseño y la fabricación de las aeronaves.

También desarrollaron los prototipos físicos y las pruebas con modelado y simulación virtuales para comprender y predecir a la perfección el comportamiento de sistemas complejos. Este enfoque colaborativo y el uso de tecnologías virtuales impulsaron la innovación, redujeron notablemente los tiempos de producción, redujeron el desecho de materiales y permitieron la identificación y solución rentables de los problemas de fabricación, montaje y mantenimiento en el mundo virtual, y todo ello mucho antes de que se elaborara el primer remache.

Demostración de la plataforma 3DEXPERIENCE

Aunque los fabricantes de fármacos ya llevan algún tiempo modelando y visualizando en pantallas las proteínas y los compuestos virtuales en bases de datos médicas, el desarrollo y la producción de fármacos siguen estando predominantemente anclados al mundo real. Además, la colaboración entre disciplinas y organizaciones ha sido limitada.

Cada día, los fabricantes de fármacos trabajan solos para producir fármacos reales que prueban en animales reales, y luego en pacientes reales en ensayos clínicos reales. El tiempo y el dinero que invierten son asombrosos. Actualmente, los fabricantes de fármacos gastan 2900 millones de dólares en un plazo de diez años para introducir un nuevo fármaco en el mercado (consulte el estudio de Tufts Center for the Study of Drug Development).

Si además le añadimos el enorme dinamismo y la complejidad de los sistemas vivos, está claro que un enfoque colaborativo para la investigación y el desarrollo, así como el uso de modelado y simulación virtuales, pueden ofrecer grandes ventajas a los sectores de las ciencias de la salud.

La colaboración entre disciplinas científicas y agentes como las empresas farmacéuticas, los laboratorios de investigación, los proveedores de servicios sanitarios y las empresas de informática permitiría compartir el conocimiento y las experiencias críticas para aumentar la información y la innovación.
Además, el uso colaborativo de los modelos informáticos y la simulación permitiría a los investigadores comprender mejor los complejos sistemas y predecir de forma más exacta los efectos biológicos de diversos fármacos y tratamientos. De esta forma, los fabricantes de fármacos podrían, a su vez, mejorar los ensayos en el mundo real y eliminar los tratamientos ineficaces de los ensayos antes incluso de que los fármacos se produzcan.
En resumen, estos cambios podrían ofrecer el tipo de innovación y mejora de la eficiencia, eficacia y seguridad que han impulsado en otros sectores. Estos enfoques también podrían abrir la puerta a prácticas médicas realmente personalizadas, puesto que las simulaciones y los modelos creados de forma colaborativa se alimentan con datos reales de pacientes individuales.

La introducción de un nuevo fármaco en el mercado tarda una media de 10 años y cuesta 2900 millones de dólares

Tufts Center for the Study of Drug Development

¿Probaremos en breve fármacos virtuales en pacientes virtuales de ensayos clínicos virtuales?

El terreno se está preparando ahora

Comenzar a diseñar virtualmente desde moléculas a células, órganos, sistemas de órganos y todo el cuerpo humano en su totalidad llevará tiempo. Además, requiere el modelado y la simulación de diversas entidades químicas, biológicas y materiales, así como de sistemas biológicos complejos. No obstante, ya se ha avanzado bastante en este trabajo.

Para avanzar en la tecnología de biointeligencia y la experiencia en ciencias de la salud, el consorcio colaborativo público-privado BioIntelligence Consortium se ha dedicado desde el año 2009 a ofrecer a los fabricantes de fármacos y dispositivos médicos los sistemas de colaboración, modelado y simulación digitales, y de gestión del ciclo de vida del producto (PLM), ya implementados desde hace tiempo en los sectores industriales. El consorcio, dirigido por Dassault Systèmes, incluye partners industriales (Bayer CropScience, Ipsen, Pierre Fabre, Sanofi y Servier), especialistas de PYMES vinculadas a la biología (Sobios y Aureus Pharma) e institutos públicos de investigación (Génopole, INRIA, INSERM).

Los resultados de este trabajo colaborativo se reflejan en la solución Designed to Cure que Dassault Systèmes ha desarrollado con aplicaciones BIOVIA BioPLM. La solución está diseñada para abordar los retos y mejorar la eficacia y eficiencia de la detección de fármacos y el proceso de desarrollo. Gracias a un sistema de colaboración científica mundial, la federación de contenido científico, una tecnología de búsqueda semántica, simulaciones predictivas y modelos virtuales, los investigadores del sector farmacéutico y su ecosistema mundial utilizan esta solución hoy en día para crear nuevos fármacos de forma más rápida y eficiente, además de mejorar los índices de éxito a la hora de ofrecer nuevas soluciones terapéuticas mucho mejor orientadas.

Vídeos de BioIntelligence Experience Day

Bienvenida e introducción
Patrick Johnson
Vicepresidente de Investigación Corporativa, I+D de Dassault Systèmes

Una ambiciosa iniciativa de I+D con G5 Santé
Bertrand Parmentier
Director Ejecutivo, Pierre Fabre Group

Plataforma 3DEXPERIENCE y BIOVIA
Max Carnecchia
Director Ejecutivo de BIOVIA, Dassault Systèmes

Demostración de BioPLM
Nicolas Froloff
Director de Ciencias de la salud de I+D de BIOVIA BioPLM, 3DS

La perspectiva de los científicos
Martin Karplus
Ganador del Premio Nobel

Una perspectiva europea
Philippe De Backer
Parlamento Europeo

La plataforma 3DEXPERIENCE: una reconsideración de la innovación
Bernard Charlès, Director Ejecutivo, Dassault Systèmes

Lo mejor de la
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R&D through digitization & collaboration

R&D through digitization & collaboration: A new vision for pharma

Enterprise Innovation, 31-08-2015

"La naturaleza en silos del sector farmacéutico, así como la complejidad absoluta de sus actividades de investigación y desarrollo (I+D), lo convierten en un mercado prometedor para las empresas en el espacio de gestión del ciclo de vida del producto (PLM)". Leer el artículo

Combating the Life Science Data Avalanche

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R & D Magazine, 10/08/2015

"Big Data se ha convertido en un problema cada vez más importante en la ciencia, porque estos conjuntos de datos son tan grandes y complejos que las aplicaciones de procesamiento de datos tradicionales no pueden gestionarlos de forma adecuada. Este problema se observa sobre todo en el sector de las ciencias de la salud, donde el tamaño en constante crecimiento de los datos no se ha acompañado de la creación de herramientas para analizar e interpretar estos datos a la misma velocidad. Esto ha dado lugar a lo que se llama una "avalancha de datos". Leer el artículo

Logotipo de Gartner

Gartner: "Dassault Systemes' Biovia Is Poised to Capture PLM Life Science Market"

"Se puede afirmar que Dassault Systèmes tiene en la actualidad el portfolio más amplio de capacidades de ciencias de la salud que satisface las necesidades de I+D y comercialización de productos de los fabricantes de los dispositivos médicos y farmacéuticos. Biovia debería tener un gran impacto en el espacio de investigación de desarrollo de las farmacéuticas, las empresas de biotecnología y las instituciones de investigación académica. En el futuro, Biovia y sus clientes crearán modelos virtuales que se convertirán en fármacos, recursos y terapias específicos para pacientes tanto animales como humanos". Leer el informe