Investigación en Genes y Proteínas Acceso abierto

Abstracto

Aplicación de indicadores diagnósticos para la validación de pruebas biológicas en técnicas de reproducción asistida

Nicolas Nafati1*, Ounissa Ait-Ahmed1 y Samir Hamamah1,

En el campo de la investigación médica reproductiva, la selección de embriones con el mejor potencial de implantación es el principal desafío para los biólogos. Varios estudios sugieren que los genes involucrados en la comunicación cruzada ovocito-célula cúmulus podrían representar biomarcadores genéticos candidatos para seleccionar embriones con el mayor potencial de implantación. Por lo tanto, el objetivo principal de este estudio es verificar los datos experimentales transcriptómicos de 21 genes biomarcadores mediante RT-qPCR (reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa en tiempo real) de 102 muestras de células embrionarias/cúmulus de pacientes sometidas a fertilización in vitro. Dado que se observó variabilidad (ruidos) de varias fuentes (biológicas, técnicas, etc.), existe una duda razonable sobre la capacidad de estos datos transcriptómicos para proporcionar un modelo predictivo de embarazo confiable y sólido. Por lo tanto, nuestro objetivo es verificar si la firma genómica podría usarse como biomarcador. Si es así, se puede estipular que el transcriptoma es predecible y podría generar un modelo matemático confiable. El modelado estocástico se basa en la Regresión Logística Múltiple (MLR) que es bimodal y por lo tanto binaria, parece adecuada para dar una conclusión sobre la capacidad de esta firma genómica para predecir la ausencia o presencia del evento Embarazo (Pr). En este trabajo, el evento observado será representado por un vector aleatorio dependiente Y que toma el valor 1 si ocurre embarazo y 0 si no. El valor de predicción de este vector también depende del ruido (ε) inducido por las variabilidades mencionadas anteriormente. Herramientas bioestocásticas como la curva ROC (Receiver Operating Characteristic Measure) y su AUC (Area Under the ROC Curve), los indicadores de verosimilitud probabilística, el Odds Ratio (OR), y finalmente el Índice de Youden (YI), aparecen como herramientas de decisión biológica simples y efectivas para verificar la validez de esta firma genómica como biomarcador para predecir embarazo (Pr). El análisis de los resultados de los indicadores bioestadísticos indica que el modelo predictivo obtenido es no discriminante, lo que sugiere un sesgo en los datos transcriptómicos.
Un biomarcador puede utilizarse para el diagnóstico temprano de una enfermedad, la identificación de individuos para la prevención de enfermedades, como un objetivo potencial de un fármaco o como un marcador potencial de la respuesta a un fármaco. Un biomarcador también puede limitar el uso de un fármaco (y, por lo tanto, los costos) a la población de pacientes en la que el fármaco será seguro y eficaz. Un biomarcador en la reproducción podría utilizarse para mejorar la evaluación de la exposición, identificar subgrupos susceptibles al tratamiento, predecir el resultado y/o diferenciar subgrupos con etiologías de enfermedad potencialmente diferentes. A pesar de los muchos usos potenciales, hay una baja participación en la biología reproductiva para desarrollar biomarcadores moleculares, lo que puede estar directamente relacionado con el bajo número de nuevas entidades moleculares que ingresan a los ensayos clínicos. A medida que aumenta el número de marcadores candidatos en la medicina reproductiva, es importante comprender la vía de desarrollo desde el descubrimiento hasta la utilidad clínica y reconocer que la gran mayoría de los marcadores potenciales no serán clínicamente útiles debido a una variedad de dificultades. Es necesario realizar pruebas, validaciones y modificaciones exhaustivas antes de demostrar que un biomarcador tiene utilidad clínica. Existen nuevas oportunidades y asociaciones que deberían acelerar el desarrollo de biomarcadores en la reproducción. A medida que se vayan incorporando más biomarcadores a la práctica, un consumidor de biomarcadores mejor informado aumentará la posibilidad de que los biomarcadores alcancen su gran potencial.
Paralelamente al aumento del descubrimiento de biomarcadores, debe haber educación sobre cómo se utilizarán los marcadores en la medicina clínica. Lamentablemente, no existe un paradigma que se aplique al uso clínico de un biomarcador en general. El uso de cada biomarcador debe individualizarse. El vínculo de un biomarcador con el proceso biológico subyacente no es un requisito para que el marcador tenga utilidad clínica. Sin embargo, conectar los puntos mecanísticos de un marcador con una enfermedad probablemente aumentará la aceptación clínica. Por otra parte, un biomarcador desarrollado a lo largo de una supuesta línea etiológica también tiene desventajas. Una suposición falsa de que existe un mecanismo universal de etiología o progresión de la enfermedad conducirá invariablemente a una utilidad deficiente en enfermedades complejas (como la subfertilidad) o en poblaciones diversas. Un biomarcador puede ser de gran utilidad para un subgrupo, pero no para todos. Por ejemplo, la detección de un anticuerpo contra la clamidia no es un buen biomarcador para todas las formas de enfermedad tubárica. La calidad de los óvulos no depende únicamente de la función paracrina y endocrina de la célula de la granulosa; es posible que una mujer tenga una “reserva ovárica reducida” y aun así tenga una AMH normal.
Una razón común para que un biomarcador falle es que puede estar asociado con un aspecto de una enfermedad, pero no con el aspecto de importancia clínica. Un biomarcador para la endometriosis basado en la inflamación puede tener un valor limitado si el dolor no está asociado con una inflamación generalizada (sino con algún otro proceso). Otro ejemplo es el de los supuestos biomarcadores del desarrollo embrionario in vitro. El ritmo de la división celular, o el metabolismo de un embrión in vitro, es anterior a la implantación y, por lo tanto, puede ser informativo como biomarcador. Sin embargo, la implantación y el desarrollo de un embarazo temprano también están fuertemente asociados con factores maternos que aún no se comprenden por completo. Por lo tanto, la asociación entre la división celular y la implantación puede ser fuerte, pero insuficiente para incorporar una miríada de factores clínicos que influyen en la concepción después de la transferencia de embriones. Como mínimo, las limitaciones de predicción (el uso previsto) de cualquier biomarcador deben estar claramente establecidas y comprendidas por los usuarios potenciales.
Palabras clave: Reproducción; Célula ovocito-cúmulo; Biomarcadores genéticos; qPCR; Variabilidades; Embarazo; Modelo predictivo; Bioestocástico; No discriminante; No informativo