Deep learning para segmentación celular de imagen

El estudio de la migración celular in vitro es fundamental para entender muchos procesos biológicos importantes, para ello, es necesario conocer e identificar la posición de cada célula en cientos de imágenes de microscopía. Por lo que la realización del trabajo se ha centrado en aplicar técnicas de deep learning a un conjunto de imágenes celulares con el objetivo de realizar la segmentación de forma automática. La utilización de las redes convolucionales mediante una arquitectura conocida como U-net, han permitido una notoria mejoría en el campo de la segmentación.Mediante la utilización de esta arquitectura de red convolucional para un dataset cedido por el Grupo M2BE de la Universidad de Zaragoza, se ha entrenado la red para obtener un modelo que desempeñe de forma óptima la segmentación automática.Una vez realizados los entrenamientos con las imágenes y máscaras se han podido obtener resultados satisfactorios, el modelo entrenado realiza la segmentación de imágenes que era el objetivo central del trabajo. El desempeño del modelo entrenado a través de la red ha sido evaluado a través de una métrica que permita conocer cómo se está realizando la segmentación. Aunque los resultados iniciales con los primeros entrenamientos son óptimos, se ha buscado la mejoría a través de entrenamientos con parámetros modificados. La tasa de aprendizaje de la red, así como las veces que la red procesa todas las imágenes y máscaras (epochs), han sido ajustadas, con el objetivo de obtener el mejor aprendizaje del modelo.Un hándicap de trabajar con imágenes de la tipología utilizada es que no se dispone de gran cantidad de estas. Por lo que en el trabajo inicialmente se han alterado las características espaciales de las mismas para ampliar el dataset del entrenamiento, para posteriormente aplicar data augmentation totalmente implementado en el código de la red, lo que permite incorporar la variación de las características de las imágenes de forma aleatoria. Estos cambios han repercutido en obtener los mejores resultados de todo el trabajo.Para verificar la generalización del modelo entrenado, se ha realizado la segmentación de imágenes desconocidas para el modelo entrenado, obteniéndose buenos resultados en la detección de bordes y contornos. Posteriormente se ha verificado que entrenar a la red con este nuevo conjunto de datos también permite obtener buenos resultados en la segmentación de ese tipo de imágenes. Aunque el desempeño del modelo es bueno, no se consigue una segmentación perfecta, pero es cierto que mejora con creces la segmentación manual. El campo del deep learning se encuentra en continua innovación, y hay técnicas que se podrían incorporar a la metodología del trabajo de forma adicional. Los resultados obtenidos son los que a priori se habían marcado como objetivo, pero hay que tener en cuenta la capacidad de mejora en el desempeño del modelo con las técnicas actuales, y las que podrían llegar en un futuro cercano.<br /

Impacto de la comorbilidad y las complicaciones postoperatorias en el pronóstico del cáncer colorrectal en un hospital de segundo nivel

INTRODUCCION: El cáncer colorrectal representa uno de los problemas de salud más importantes en los países occidentales, a pesar de la existencia de métodos de screening y estrategias preventivas en la actualidad. En casos donde la enfermedad se encuentra localizada, el cáncer de colon tiene una elevada tasa de curación con el tratamiento quirúrgico radical, constituyendo la recurrencia de la enfermedad tras la cirugía la causa de la muerte en la mayoría de los pacientes. La recurrencia de la enfermedad, tanto local como a distancia constituye en la mayoría de los casos la causa del mal pronóstico. Existen múltiples factores familiares, ambientales y de comorbilidad del propio paciente, que condicionan una mayor o menor predisposición a padecer este tipo de tumores, o un comportamiento distinto del mismo. La edad, el sexo masculino, los hábitos tóxicos, las dietas ricas en grasas y colesterol, la obesidad y patologías como la enfermedad inflamatoria intestinal, la diabetes, la acromegalia, patología oncológica previa y el trasplante renal pueden considerarse factores de riesgo de cáncer colorrectal. Algunos antecedentes quirúrgicos como la colecistectomía y las anastomosis digestivas también pueden considerarse factores de riesgo. La elección del tratamiento quirúrgico y adyuvante, así como la estrategia terapéutica van a depender de la comorbilidad del paciente, de las características del tumor y del estadiaje clínico, así como también van a influir en ellas las complicaciones postoperatorias. Éstas últimas, parecen ser las responsable de un peor pronóstico de estos pacientes a largo plazo, con disminución de la supervivencia global y libre de enfermedad en aquellos pacientes que presentan complicaciones postoperatorias. MATERIAL Y MÉTODOS: Realización de un estudio descriptivo retrospectivo a partir de una base de datos con 350 pacientes intervenidos quirúrgicamente de cualquier tipo de resección colorrectal con intención curativa (en total, 334 intervenciones) desde Enero de 2008 a Diciembre de 2012, en el Hospital Punta de Europa, centro sanitario de segundo nivel perteneciente al área sanitaria del Campo de Gibraltar. Codificación en 171 variables, en 12 apartados fundamentales: datos de filiación del paciente, datos del ingreso, antecedentes del paciente, datos preoperatorios, screening, pruebas de imagen diagnósticas, ingreso preoperatorio, intraoperatorio, postoperatorio, seguimiento, tratamiento oncológico, anatomía patológica. Las variables categóricas se compararon con test de Chi-cuadrado y continuas con T-Student. La supervivencia global (SG) y la supervivencia libre de enfermedad (SLE) a 1-3-5 años se calcularon con curvas Kaplan-Meier de la serie global y por factores pronósticos y se compararon con logrank-test. Se realizaron análisis uni/multivariante-Cox para identificar factores relacionados con la SG/SLE. La morbimortalidad postoperatoria a 30 días se definió por la clasificación Clavien-Dindo 2004 y 2009. RESULTADOS Y DISCUSIÓN: Todos los pacientes se intervinieron con intención potencialmente curativa. La SG a 1-3-5 años fue de 84%, 71% y 64% respectivamente, y la SLE a 1-3 años fue de 70% y 55% respectivamente. Estos datos están en consonancia con los publicados en la literatura actual. La cifra de mortalidad fue del 5,2%, estando dentro de los límites expuestos en la mayoría de los estudios actuales (2%-8%). Sin embargo, nuestra cifra de morbilidad postoperatoria fue de 45,6%, algo superior a la publicada por algunos autores, en su mayor parte por la metodología en la recogida de datos, donde hemos considerado la Clasificación de Clavien-Dindo para definir la morbilidad postoperatoria, y otros autores utilizan escalas no validadas para ello. La aparición de complicaciones postoperatorias mayores se ha relacionado con un aumento de la mortalidad y un peor pronóstico a largo plazo. La aparición de complicaciones menores se ha relacionado con un aumento de la estancia hospitalaria (mayor a 15 días) en nuestra serie, dato concordante con lo publicado en la literatura en la actualidad. El índice de comorbilidad de Charlson y la Clasificación de Clavien-Dindo son factores que se han relacionado con una mayor mortalidad en nuestra serie, acorde a lo expuesto por muchos autores. Además, el estadiaje tumoral según la clasificación de la AJCC también se ha relacionado de forma independiente con la disminución de la SG en nuestra serie, acorde también a lo publicado. Por otro lado, el consumo de AINEs, la edad, los antecedentes familiares de neoplasia digestiva y las enfermedades hepáticas se han relacionado con una disminución de la SLE a 1-3 años. Estos datos, excepto el consumo de AINEs, están en consonancia con los hallazgos en la literatura. La discordancia del consumo de AINEs puede deberse a la metodología del estudio y a un posible tamaño muestral pequeño. La invasión vascular y el grado de diferenciación tumoral también han resultado ser factores de mal pronóstico en nuestra serie, acorde a lo publicado actualmente por muchos autores. CONCLUSIONES: En nuestra serie de pacientes intervenidos por cáncer colorrectal, en relación a la comorbilidad, el índice de Charlson y en relación a las complicaciones postoperatorias, la clasificación de Clavien-Dindo se han relacionado con una disminución de la SG. La edad, el consumo de AINEs, el antecedente familiar de neoplasia digestiva y el padecimiento de una enfermedad hepática previa se han relacionado con una disminución de la SLE

Estudio histológico de los componentes inflamatorios de metástasis hepáticas de carcinoma colorrectal

Introducción: El carcinoma colorrectal supone un grave problema de salud siendo la primera causa de muerte por cáncer en España. Las tablas actuales para predecir el pronóstico de pacientes sometidos a cirugía de eliminación de metástasis hepáticas no han demostrado claramente buenos resultados, con lo que es necesario hallar nuevos factores pronósticos. Material y métodos: Estudio descriptivo de los componentes inflamatorios histopatológicos en metástasis hepáticas de carcinoma colorrectal de 40 pacientes, centrándose en inflamación peritumoral, intratumoral y linfocitosis intraepitelial. Además se realiza un estudio correlacional transversal para observar asociación entre los factores descritos y la recurrencia de enfermedad metastática durante el primer año desde la cirugía de metastasectomía. Resultados: Se observó predominio de valores medios de intensidad del infiltrado inflamatorio peritumoral y valores bajos en el infiltrado intratumoral y la linfocitosis intraepitelial. El análisis correlacional no mostró asociación significativa entre los valores estudiados y la recurrencia de enfermedad; aunque se observó una tendencia a ésta en el parámetro "linfocitosis intraepitelial". Conclusión: Las metástasis hepáticas de carcinoma colorrectal generan una respuesta inflamatoria moderada en la periferia de los nódulos mientras que esta respuesta es más leve en el interior de los nódulos. Existe cierta tendencia a la asociación entre la linfocitosis intraepitelial el pronóstico de estos pacientes

Análisis de la influencia de factores clínicos e histopatológicos sobre la supervivencia específica del cáncer en los pacientes intervenidos de adenocarcinoma de colon en estadio II con evolución a estadio IV

OBJETIVOS: Estudiar qué factores pronósticos clínicos e histopatológicos analizados han influido en la SGEC (SGEC) a 5 años de los pacientes intervenidos por adenocarcinoma de colon en estadio II con evolución a estadio IV y posterior fallecimiento por cáncer de nuestra serie. Determinar el subgrupo de pacientes con adenocarcinoma de colon en estadio II considerados de alto riesgo y que potencialmente podrían haberse beneficiado de la administración de adyuvancia. MATERIAL Y METODOS: Estudio retrospectivo a partir de una base prospectiva con 147 pacientes consecutivos intervenidos por CC en estadio II Enero 2008-2012. Ningún paciente se perdió durante el periodo de seguimiento y de los 46 pacientes fallecidos, 23 fallecieron por causa relacionada con el cáncer y otros 23 pacientes fallecieron durante el seguimiento a largo plazo por empeoramiento ajeno al cáncer. Dentro de la totalidad de los pacientes que no fallecieron en el postoperatorio inmediato (n=142), obtuvimos 2 cohortes en función de si hubo evolución de la enfermedad de estadio II a IV durante el seguimiento de la resección del CC (n=43, 30.3%) o no (n=99, 69.7%). Obtuvimos 2 cohortes en función de si se administró adyuvancia (n=37, 26.1%) o no (n=105, 73.9%). Las cohortes se compararon entre sí. Analizamos curvas Kaplan-Meier de SGEC a 5 años en relación a cada una de las variables. 44 variables con datos de filiación/comorbilidad del paciente, de la resección del CC en estadio II, del seguimiento postoperatorio a corto plazo, adyuvancia, del seguimiento postoperatorio a largo plazo y del análisis histológico del cáncer de colon en estadio II. Se realizó un análisis univariante/multivariante-regresión-Cox mediante programa SPSS¿-15.0 considerando p-valor<0.05 como estadísticamente significativo. RESULTADOS:¬ Un tercio de los pacientes intervenidos por CC en estadio II (43/142 pacientes, 30.3%) presentaron evolución a estadio IV. Los pacientes intervenidos por CC en estadio II con evolución a estadio IV frente a las de los pacientes intervenidos sin evolución, fueron significativamente y proporcionalmente más jóvenes (p=0.005), más frecuentemente hombres (p=0.013), con menor riesgo preanestésico ASA (p=0.028), con más localización de cáncer primario en colon descendente incluyendo sigma (p=0.002), tuvieron más frecuencia indicación adyuvancia (p=0.001), más frecuencia de tumores T4 (p=0.049), con un grado histológico más desfavorable poco diferenciado o indiferenciado (p=0.044), con más frecuencia de invasión linfovascular (p<0.001) e invasión perineural (p=0.039), y con más zonas de ¿Tumor Budding¿ en la periferia del tumor (p=0.023), y estroma peritumoral desmoplásico más marcado (p=0.004). De los pacientes intervenidos por CC en estadio II y que no fallecieron en el postoperatorio inmediato (n=142), 37 pacientes (el 26.1%) recibieron adyuvancia. Los pacientes intervenidos por CC en estadio II que recibieron adyuvanciafrente a las de los pacientes intervenidos en estadio II que no la recibieron, fueron significativamente y proporcionalmente más jóvenes (p<0.001), con menor riesgo preanestésico ASA (p=0.005), con mayor índice de conversión de cirugía laparoscópica a abierta (p=0.046), más frecuencia de tumores T4 (p<0.001), con un grado histológico más desfavorable poco diferenciado o indiferenciado (p=0.046) y con más zonas de desdiferenciación en la periferia del tumor (p=0.001), y estroma peritumoral desmoplásico más marcado (p=0.004). Los resultados de nuestro estudio mostraron al CEA diagnósto-preoperatorio ¿5 ng/ml (73.7% vs 90.2%, p=0.003), a la localización en colon izquierdo, a los tumores T4 (69% vs 81.6%, p=0.014; HR=3.304, p=0.029) y a la presencia simultánea tanto de ¿Tumor Budding¿ alto como de estroma peritumoral desmoplásico marcado (72% vs 86.7%, p=0.021) como un factores de mal pronóstico significativos sobre la SGEC a 5 años en nuestra serie CONCLUSIONES: Los factores de mal pronóstico sobre la SGEC a 5 años en el análisis uni/multivariante fueron los niveles elevados de CEA al diagnóstico-preoperatorio ¿5 ng/ml, la localización del CC en colon izquierdo, una mayor infiltración en profundidad del tumor-T4 y la presencia de ¿Tumor Budding¿ más estroma peritumoral desmoplásico. Aunque los pacientes con tumores T4 recibieron más adyuvancia, potencialmente otros pacientes de nuestra serie con alto riesgo de recurrencia o con factores de mal pronóstico de SGEC (niveles elevados de CEA al diagnóstico-preoperatorio ¿5 ng/ml, localización del CC en colon izquierdo y presencia de ¿Tumor Budding¿ más estroma peritumoral desmoplásico) deberían de haber recibido tratamiento con adyuvancia

Nuevos factores clínicos pronósticos e histológicos en el estudio de las metástasis hepáticas de origen colorrectal

Se ha realizado un estudio retrospectivo a partir de una base de datos completada de forma prospectiva con 150 pacientes intervenidos quirúrgicamente de cualquier tipo de resección hepática con intención curativa -183 resecciones hepáticas-, desde Enero de 2004 hasta Abril de 2010. Todos los pacientes se habían diagnosticado de adenocarcinoma colorrectal confirmado histológicamente (tanto en nuestro hospital como en otros centros) y presentaban MHCCR, sincrónicas o metacrónicas, consideradas resecables en el momento de la decisión quirúrgica. Hemos realizado un estudio histomorfológico básico de la pieza de resección (número y máximo tamaño de la/s MH, mínimo margen de resección, porcentaje de necrosis en la/s MH, presencia de microsatelitosis, tipo de crecimiento tumoral, grado de diferenciación tumoral) y un estudio inmunohistoquímico de los marcadores inmuhistoquímicos de proliferación celular y control del ciclo celular p53 y Ki-67. Respecto al análisis histológico, hemos querido analizar mediante el presente trabajo, si un estudio ampliado al expuesto anteriormente y basado en nuevos marcadores histológicos (presencia de pseudocápsula fibrosa peritumoral, grado nuclear y el número de mitosis/mm2, presencia de patrón de crecimiento hipóxico-angiogénico peritumoral, presencia de casquete tumoral viable en la periferia de la/s MH, porcentaje de fibrosis y porcentaje de células viables tumorales en la/s MH), puede de igual modo, orientar hacia el pronóstico y la eficacia de la cirugía realizada. Respecto al análisis inmunohistoquímico, hemos seguido la misma metodología de trabajo, ampliando los resultados ya publicados por nuestro grupo y analizando la capacidad pronostica de los marcadores de células madre CD44, el CD133 y el CD166 en este contexto. Hemos realizado para la totalidad de los pacientes de nuestra serie (n=150) curvas Kaplan-Meier de supervivencia actuarial y libre de enfermedad a 5 años, y posteriormente por factores pronósticos histológicos e inmunohistoquímico definidos en nuestro estudio. Con el objetivo de evaluar comparativamente la respuesta histológica a la QT, dentro de la totalidad de los pacientes (n=150), hemos dividido la muestra en 2 cohortes o grupos de pacientes en función de si habían recibido QT neoadyuvante (n=74, 49.3%) o no (n=76, 50.7%), siendo este último grupo derivado directamente a cirugía Tras realizar esta comparación, procedimos en el grupo de pacientes que recibió QT neoadyuvante1 (n=74, 49.3%) a determinar las curvas Kaplan-Meier de supervivencia actuarial y de supervivencia libre de enfermedad a 5 años respectivamente, en relación a cada una de las variables histológicas definidas en nuestro estudio (número y máximo tamaño de la/s MH, mínimo margen de resección R0/R1, presencia de microsatelitosis, tipo de crecimiento tumoral, grado de diferenciación tumoral, grado nuclear, número de mitosis/mm2, presencia de pseudocápsula fibrosa peritumoral, presencia de patrón de crecimiento hipóxico-angiogénico peritumoral, presencia de casquete tumoral viable en la periferia de la/s MH y porcentaje de necrosis, de fibrosis y de células viables tumorales en la/s MH). También hemos querido evaluar si dentro de este grupo de pacientes, los marcadores inmunohistoquímicos definidos en nuestro trabajo (p-53, Ki-67, CD133, CD44 y CD166) se han comportado también como factores pronósticos

Desarrollo y optimización de una terapia celular CAR-T combinatoria para la AML para superar las respuestas en el objetivo fuera del tumor

Tesis Doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Ciencias, Departamento de Biología Molecular. Fecha de Lectura: 02-02-2024Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 02-08-2025Chimeric Antigen Receptor (CAR)-T cell therapy provides important clinical benefits in the treatment of various types of B cell lymphoma, leukemia and multiple myeloma, but successful implementation in the treatment of other types of cancer has yet to be achieved. Amongst the current limitations that stall wider use of CAR-T cell therapy is the difficulty in defining truly tumor-specific CAR-T cell targets. Currently approved CAR-T cell therapies are directed against tumor-associated targets, antigens that are expressed by a sizeable fraction of tumors of a given type but also by non-cancerous cells of the patients. This sharing of antigens gives rise to “on target – off tumor” responses that can have potentially severe side effects that can prohibit the use of this therapy. In the context of Acute Myeloid Leukemia (AML), a cancer that upon relapse has few efficacious treatment options and an unfavorable prognosis, the most explored tumor-associated CAR-T cell targets are CD33 and CD123. These proteins are also expressed by myeloid precursors and application of CAR-T cell therapies targeted only at these antigens can give rise to long term myelosuppression, limiting dose and/or duration of the treatment and thus its efficacy. The aim of this study is to explore a combinatorial approach for CAR-T cell therapy against AML, combining a new anti-CD33 CAR with an inhibitory Killer Cell Immunoglobulin-like Receptor (KIR) of the KIR2DL family that can discriminate between two mutually exclusive groups of HLA-C alleles. When patients undergo a bone marrow transplant, haploidentical donor - patient combinations allows selective expression of inhibiting HLA-C alleles on donor-derived myeloid precursors, allowing protection from attack by CD33 CAR-T cells. The first part of this thesis describes the successful generation of new, CD33-specific CARs and the selection, by means of in vitro and in vivo T cell activation and cytotoxicity assays, of the variant with the best functional profile. The second part provides evidence, obtained from in vitro T cell activation and cytotoxicity assays and a preclinical model of CD33-directed CAR-T cell immunotherapy, that the inhibitory KIR2DL can block CAR-T cell cytotoxic responses against myeloid leukemic cell lines in function of the HLA-C alleles expressed by these cell lines. It is also shown that this same HLA-C allele-dependent control mechanism is operative in the response of patient-derived, CAR+KIR-transduced T cells against their own AML blasts. Together, these data provide proof of concept of the feasibility to control CD33 CAR-T cell responses by means of an inhibitory KIR and delineate strategies to generate CAR-T cell therapies that selectively kill AML blast

Unraveling Adipose Tissue Dysfunction: Molecular Mechanisms, Novel Biomarkers, and Therapeutic Targets for Liver Fat Deposition

Adipose tissue (AT), once considered a mere fat storage organ, is now recognized as a dynamic and complex entity crucial for regulating human physiology, including metabolic processes, energy balance, and immune responses. It comprises mainly two types: white adipose tissue (WAT) for energy storage and brown adipose tissue (BAT) for thermogenesis, with beige adipocytes demonstrating the plasticity of these cells. WAT, beyond lipid storage, is involved in various metabolic activities, notably lipogenesis and lipolysis, critical for maintaining energy homeostasis. It also functions as an endocrine organ, secreting adipokines that influence metabolic, inflammatory, and immune processes. However, dysfunction in WAT, especially related to obesity, leads to metabolic disturbances, including the inability to properly store excess lipids, resulting in ectopic fat deposition in organs like the liver, contributing to non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). This narrative review delves into the multifaceted roles of WAT, its composition, metabolic functions, and the pathophysiology of WAT dysfunction. It also explores diagnostic approaches for adipose-related disorders, emphasizing the importance of accurately assessing AT distribution and understanding the complex relationships between fat compartments and metabolic health. Furthermore, it discusses various therapeutic strategies, including innovative therapeutics like adipose-derived mesenchymal stem cells (ADMSCs)-based treatments and gene therapy, highlighting the potential of precision medicine in targeting obesity and its associated complications

Data Descriptor

Techno-moral attitudes, technological change, and socio-economic outcomes in survey data of four European region