El uso de la IA en las células madres

Trabajo de investigación presentado durante el 1º bimestre del año 2021 por la alumna Mariana Gribaudo en el contexto de la asignatura «Inteligencia Artificial y Derecho», dictada por la Profesora Cecilia C. Danesi en la Facultad de Derecho de la Universidad de Buenos Aires.


Introducción:


La ciencia, la tecnología y la medicina en el ámbito de las ciencias de la vida, han avanzado tanto en los últimos años que están implicando un cambio drástico no sólo en nuestras formas de vida: en la posibilidad de vivirla y de prolongarla, sino sobre todo en los paradigmas tanto éticos como jurídicos que fundamentan los nuevos fenómenos que con el avance de la ciencia son posibles. Tanto es así que se puede evidenciar un desbordamiento de los conceptos básicos tanto del Derecho, de la Bioética, y de las Ciencias, que suponen la búsqueda de nuevas categorías, enfoques y análisis.

El presente trabajo de investigación, tiene como objetivo abordar las implicancias médicas y legales sobre el uso de inteligencia artificial y las células madres o “stem cells”, a partir de una investigación llevada a cabo por los doctores Santiago Miriuka[1] y Ariel Waisman[2] en el Laboratorio de Investigación Aplicada a las Neurociencias (LIAN) de Fleni y el CONICET[3] en el que lograron aplicar Inteligencia Artificial a la detección de la diferenciación de células madre en períodos ultra precoces.


Desarrollo:


La Inteligencia Artificial, como herramienta del avance científico

No es eje central de este trabajo informar qué es la Inteligencia Artificial (IA), pero a lo fines de adentrar al lector en la temática, podemos decir que no hay una definición unificada, sino todo lo contrario, puede conceptualizarse de diferentes maneras según el enfoque que se le quiera dar.

Según John McCarthy, el concepto de IA denota un proceso por el que "hacer que una máquina se comporte de formas que serían llamadas inteligentes si un ser humano hiciera eso".[4]

Ejemplos que involucra a la IA:

El programa Deep Blue que, en 1997, donde una computadora derrotó al campeón del mundo de ajedrez Garri Kaspárov; el vehículo autónomo (vehículos sin conductor); la robótica (máquinas para ejecutar tareas físicas); el reconocimiento de voz; el procesamiento del lenguaje natural (la traducción automática ha sido en lo que más se ha avanzado); la visión computarizada (permite reconocer, identificar e interpretar imágenes).

Dentro del instrumental disponible que permite los avances en el ámbito de las ciencias médicas, la IA puede desempeñar un papel clave, si cumple con determinados requisitos. Hay que tener en cuenta que la IA puede convertirse no solo en un aliado para los médicos a la hora de detectar enfermedades, sino puede ayudar a los maestros a diseñar una educación personalizada para sus alumnos, o puede incluso ayudar a los trabajadores a mejorar su formación y a conectarlos con oportunidades laborales reales en las empresas.

Sin ir más lejos, el uso de datos en el campo de la salud pública, son los que comenzaron a implementarse a nivel mundial, para combatir el avance de la enfermedad que conoció en diciembre de 2019 (COVID-19) en China y que se declaró pandemia en marzo de 2020, por encontrarse en 169 países o regiones del mundo.

Como puede evidenciarse, los nuevos hardware con capacidades de cálculo ampliadas y nuevo software para una aplicación más simple de algoritmos complejos permiten ahora aplicar poderosas predicciones en numerosos campos.

Así también lo refiere el doctor Santiago Miriuka[5], autor principal e investigador independiente del CONICET, “La inteligencia artificial está cambiando cada aspecto de nuestras vidas. En el área de biología celular, estamos viviendo una nueva etapa en la aplicación rutinaria del aprendizaje profundo. Y tenemos que estar preparados”.


Las Células Madres

Una célula madre es la que posee la capacidad de replicarse y diferenciarse dando lugar a diversos tipos de células especializadas. Las células madre tienen dos características fundamentales que las han convertido en una de las áreas de investigación biológica y médica más activas en la actualidad:

- Se pueden dividir una y otra vez para producir grandes cantidades de células nuevas. Por ello, son útiles para el crecimiento de tejidos o la sustitución de células que se han perdido o dañado.

- No están totalmente diferenciadas. Pueden diferenciarse de diversas formas para producir diferentes tipos de células. (fig.1)


fig1. https://ihematec.com/celulas-madre/


Respecto de las fuentes de donde se pueden obtener las células madres, ya sea según la parte del cuerpo de donde proceden o de su etapa de desarrollo, hay distintos tipos de células madres[6]:

Células Madre Adultas o Células Madre específicas del tejido: Son las que encuentran en un tejido determinado de un cuerpo de un ser vivo y generan los tipos de células maduras específicas dentro de ese tejido un órgano.

Células Madre Fetales: La mayoría de los tejidos del feto contienen células madre que impulsan el rápido crecimiento y desarrollo de los órganos.

Células Madre de Sangre de Cordón: La sangre presente en el momento del nacimiento en el cordón umbilical y en la placenta poseen gran cantidad de células madre formadoras de sangre.

Células Madre Embrionarias: Las células madre embrionarias provienen de una estructura que se forma a los pocos días de haberse fecundado el óvulo por el espermatozoide.

Células Madre Reprogramadas: La reprogramación celular convierte células de la piel en células con la capacidad de generar cualquier tipo de célula especializada; o sea con capacidades similares a las células madre embrionarias.


Sistema de IA en las Células Madres

Como se ha definido anteriormente, las células madre pluripotentes tienen la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula adulta del cuerpo humano. Identificar esta diferenciación puede llevar muchas horas y costosos procedimientos. La utilización de la IA, hace que posible hacerlo en tan solo una hora y solamente con una foto en un microscopio. Cabe señalar, que este sistema de IA, es el logro de investigadores argentinos[7] y es la primera vez en utilizarse para la detección de células madres.

El objetivo del sistema fue entrenar una red neuronal convolucional[8] (CNN) con imágenes de microscopía de luz transmitida para distinguir las células madre pluripotentes de las células de diferenciación temprana.

se toman fotos de los primeros minutos de cuando empiezan a diferenciarse las células Se induce la diferenciación de células madre embrionarias del ratón en células similares a epiblasto[9] y se toman imágenes en varios puntos de tiempo desde el estímulo inicial. Se descubrió que las redes pueden entrenarse para reconocer células indiferenciadas de células diferenciadas con una precisión superior al 99%. La predicción exitosa comenzó solo 20 minutos después del inicio de la diferenciación. Además, las CNN mostraron un gran rendimiento en varios entornos similares de células madre pluripotentes (PSC), incluida la diferenciación del mesodermo[10] en las células inducidas por humanos. Hay un reconocimiento preciso de la morfología celular en una configuración microscópica simple. (Fig.2)

se las hace correr por el algoritmo a los 30 minutos se obtiene un reconocimiento del 80% y a la hora reconocía el 100% de las células que se estaban diferenciando.

Fig.2 https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(19)30052-9


Las CNN también se pueden entrenar para distinguir las células pluriptenciales en el estado fundamental de pluripotencia, de las células mantenidas en suero y el factor inhibidor de la leucemia (LIF) (suero bovino fetal [FBS] + LIF), una condición de cultivo que se usa habitualmente para mantener las células pluripotenciales en el estado indiferenciado ingenuo pero que muestra una mayor heterogeneidad celular y una mayor expresión de marcadores de diferenciación. Además, las CNN también pudieron clasificar con precisión las células humanas indiferenciadas (hiPSC) de las células mesodérmicas de diferenciación temprana.

Inicialmente se tomaron imágenes a las 0, 2, 6, 12 y 24 horas, se entrena una CNN basada en la arquitectura ResNet50[11], sistema de aprendizaje residual para el reconocimiento de imágenes.

Se proporcionaron aproximadamente 800 imágenes por grupo a la red para cada condición, más 200 por grupo para probar durante el entrenamiento y 50 imágenes por grupo para la validación final e independiente. Se proporcionaron aproximadamente 800 imágenes a la red para cada condición. A partir de entonces, la red capacitada pudo predecir con un alto nivel de precisión tanto en las muestras de entrenamiento como de validación.

https://www.clarin.com/sociedad/investigadores-argentinos-aplicaron-inteligencia-artificial-mejorar-deteccion-celulas-madre_0_5cHlNLL0o.html


Las células madres y el marco legal


A nivel Internacional

Los estudios experimentales de investigación en personas se insertan en normas éticas nacionales e internacionales que condenan el pago de honorarios o el débito a obras sociales por dichas prácticas. Antes de comenzar el estudio, un grupo independiente, como por ejemplo, un Comité Institucional de Revisión o Comité de Ética Médica que protege los derechos de los pacientes, se ocupa de la vigilancia, y en muchos países, el ensayo es evaluado y aprobado por un organismo regulador nacional, como la Agencia Europea de Medicinas (EMA) o la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE. UU. (FDA)

Derecho Comparado[12](Datos:2013)

Alemania: Prohibida la investigación con Embriones por la Ley de Protección del Embrión de 1990. Pero admite la investigación con Células Madres Embrionarias (CME) importadas.

Australia: Permite la investigación y creación de embriones con dichos fines.

Austria: Prohíbe la investigación y no permite embriones sobrantes.

Bélgica: No hay legislación específica sobre la investigación en embriones humanos.

Brasil: Permite la investigación con CME.

Canadá: No tiene legislación, pero permite la creación de embriones para la investigación.

Colombia: No hay legislación al respecto. Dinamarca: Prohibida. Los embriones sobrantes se destruyen enseguida. Dinamarca: Prohibida. Los embriones sobrantes se destruyen enseguida.

España. Solo permite la investigación con embriones no viables.

Estados Unidos: Permite la investigación, pero con dineros privados.

Francia: Permite la investigación terapéutica pero no la destrucción de embriones.

Holanda: Permite la investigación sobre embriones sobrantes.

Irlanda: Prohíbe la investigación.

Italia: No hay legislación.

Japón: Permite la investigación y la creación de embriones por clonación.

Noruega: Prohíbe la investigación.

Reino Unido: Permite investigación, creación de embriones y clonación terapéutica.

Suecia: Permite la investigación sobre embriones y CME, no permite la clonación y prohíbe la venta de material biológico humano


En nuestro país

Las actividades vinculadas con la utilización de células de origen humano para su posterior implante están comprendidas dentro del ámbito de competencia del Instituto Nacional Central Único Coordinador de Ablación e Implante (INCUCAI), según la resolución N° 610/07 del Ministerio de Salud de la Nación. Sin embargo, en nuestro país aún no hay un estatus jurídico específico en materia de células madres. Actualmente, la Comisión Asesora en Terapias Celulares y Medicina Regenerativa está trabajando en la elaboración del marco jurídico que regule las investigaciones con dichas células.

En cuanto a la aplicación experimental en seres humanos, debe realizarse en el marco de un protocolo aprobado por el organismo de control, en Argentina el INCUCAI. El procedimiento debe hacerse bajo estrictas condiciones de seguridad, con consentimiento informado escrito y sin costo alguno para el paciente. Solo cuando un tratamiento experimental en pacientes comprueba su eficacia terapéutica y la ausencia de riesgos secundarios indeseables, puede ser aprobado por los organismos de control para pasar de ser un tratamiento experimental a uno establecido.

Cualquier intervención que no cumpla con los requisitos antes mencionados no constituye un procedimiento experimental y puede tratarse de casos aislados que no aportan elementos cuantificables para la investigación en ciencia y que incluso puede poner en riesgo la salud del paciente.

A nivel de la Cuidad Autónoma de Buenos Aires, cuenta con la Ley 5211/2014, “Banco Público de Células Madre de Sangre de Cordón Umbilical y Placenta”, tiene por objeto promover la donación de Células Progenitoras Hematopoyéticas de Sangre de Cordón Umbilical y Placenta y establecer los mecanismos necesarios para que las maternidades de los Hospitales de la Ciudad Autónoma de Buenos Aires, aporten al “Banco Público de Células Madre de Sangre de Cordón Umbilical y placenta.” Nada dice esta norma, sobre los otros tipos de células madres existentes.

Cabe señalarque, sobre la criopreservación de embriones, existe el dilema del destino de los mismos tras no haber sido implantados. El vacío legal, corresponde a la dificultad de expedirse sobre las cuestiones del status jurídico de dichos embriones y células madres.


LA IA y el marco legal

Las decisiones tomadas por los sistemas IA se nutren de algoritmos y datos y reemplazan a las decisiones del sistema humano. Se busca crear entonces, sistemas perfectos de IA que no cometan errores y no puedan ser atacados por hackers. Razón por la cual, es necesario actualizar la legislación de IA para contemplar la mayor cantidad de situaciones riesgosas y hacerla eficaz. “¿Con qué valores debe alinearse la IA y cuál debería ser su estatus legal y ético?"

Es precisamente el desarrollo legislativo - que respondería a cuestiones éticas - uno de los asuntos que más preocupa ahora a quienes trabajan -piensan- la inteligencia artificial; signo de que éste es el momento histórico en el que verdaderamente los humanos ponemos a prueba nuestra esencia como tal. "La tecnología no tiene ética, pero la humanidad depende de ella", apunta Leonard[13]. "Sí", disiente Vita-More[14], "la tecnología sí tiene ética, es un producto, pero también un paso evolutivo o un proceso que permite repensarlo todo[15]".

En materia de regulación normativa a nivel internacional, distintos organismos internacionales y entidades geopolíticas están fomentando la discusión sobre la regulación de la IA. Pero la única norma reglamentada es la Ley de Protección de Datos Personales sancionada por la Unión Europea en 2016 (entró en vigencia en 2018).

“La UNESCO ha iniciado un proceso cuya finalidad es la de elaborar la “Primera Recomendación Mundial sobre ética en la IA”. Dicho proceso se apoyará en el estudio preliminar realizado por la Comisión Mundial de Ética del Conocimiento Científico y la Tecnología (COMEST) de la UNESCO. Este estudio subraya que actualmente no hay ninguna recomendación mundial que abarque todos los campos que guían el desarrollo y la aplicación de la inteligencia artificial (IA) que se centre en el ser humano”[16]

En nuestro país, solo contamos disposiciones que apuntan al estudio y desarrollo de propuestas de marcos regulatorios o a la promoción de buenas prácticas en términos de IA, la materia no ha sido específicamente regulada.

Afortunadamente, a través del “Plan Nacional de Inteligencia Artificial”, [17]hay una propuesta para realizar un abordaje integral y multiactoral de la temática en pos de promover un desarrollo que redunde en el mayor beneficio posible para las personas e impulsar la adopción de IA en los diferentes sectores, favoreciendo la vinculación de los mismos y el desarrollo de los diversos actores.

Por otro lado, actualmente en la Cámara de Diputados de la Nación, está presentado un Proyecto del Ley para la creación de un Consejo Federal de IA (Expediente 0509-D-2019[18]) cuya misión será la de fomentar el estudio, concientización, investigación y difusión de temáticas relacionadas a la Inteligencia Artificial y afines, como así también oficiar de organismo interjurisdiccional consultivo en estas materias.


Conclusión


Es evidente que el vertiginoso e indiscutido avance en el mundo de la tecnología, y su impacto en la vida de los individuos a todo nivel, nos sobrepase y debamos cambiar continuamente de paradigma. A partir de todo lo investigado, y luego de realizar un relevamiento de la normativa tanto para la IA como para Células Madres, puedo concluir que en nuestro país, no hay un status jurídico para las células madres, a pesar de los fallidos intentos por alcanzarlo. Pero su vez, la implementación de Sistemas de IA, en mi opinión, le adicionan un elemento a los ya planteados de la Bioética (los problemas derivados de su obtención y los inherentes a su utilización) y su injerencia en el mundo jurídico. La ausencia de normas específicas en materia de IA, se conjuga con el vacío legal del status jurídico de las células madres, y conforman como una “simbiosis”, en la cual hace que uno depende del otro, y no puedan vivir separados.

¿Nos puede ésta simbiosis llevar a decir que hay un “horror al vacío” en el campo del derecho? Tal como lo describe Juan Ramón Capella[19], el horror al vacío legal es la tendencia a buscar un aspecto jurídico en todas las relaciones sociales, y de esa manera concebir de una manera extrema, como que no hay sociedad sin derecho. Se infiere entonces, que se puede llegar un horror al vacío en el campo del derecho al intentar colmarlo.

IA al igual que las células madres, involucran mucha complejidad ética y regulatoria desde el punto de vista del manejo de la información que se obtiene. ¿Nos permitiría plantear la posibilidad de comercializar una muestra que es una donación de un individuo? y ¿Regular el uso de esa información?, y ¿Qué sucede si se descubre información que es crucial para la salud del individuo que donó la muestra? ¿Habría que informarlo?

La relación existente entre la bioética y la biotecnología, de un lado, y la bioética y la Inteligencia Artificial, de otro, son evidentes, de ahí la necesidad de un análisis interdisciplinar, sin dejar de lado el aspecto jurídico al momento de colmar el vacío legal existente.



Bibliografía


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·Lafferriere, Jorge Nicolás / Raskovsky, María Lucía - “Las Células Madre de Cordón Umbilical y la regulación de los Biobancos en un fallo de la Corte Suprema”- Cita Online: AR/DOC/2371/2014

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·López Baroni, Manuel J - Dossier sobre inteligencia artificial, robótica e internet de las cosas. www.bioeticayderecho.ub.edu - ISSN 1886-5887

·Martínez Elebi, Carolina - Inteligencia Artificial y Salud - https://udesa.edu.ar/cetys



Referencias

[1] Santiago Miriuka es Médico egresado de la Universidad Nacional de La Plata. Fellow, Heart Failure and Heart Transplant, University of Toronto, Canada, Master of Science (Cell Biology), University of Toronto, Canada, Master of Science (Clinical trials), University of London, UK. [2] Ariel Waisman Doctor de la Universidad de Buenos Aires Licenciado en Ciencias Biológicas. Se especializa la relación entre la replicación del ADN y los cambios transcripcionales y epigenéticos que ocurren durante la diferenciación de Células Madre Embrionarias, en FLENI [3] Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas [4] https://debitoor.es/glosario/inteligencia-artificial [5] Ob cit pág. 1 [6] http://www.celulasmadre.mincyt.gob.ar/tiposdecelulas.php [7] https://www.conicet.gov.ar/cientificos-logran-aplicar-inteligencia-artificial-a-la-diferenciacion-de-celulas-madre-en-periodos-ultra-precoces/ [8] La CNN es un tipo de Red Neuronal Artificial con aprendizaje supervisado que procesa sus capas imitando al cortex visual del ojo humano para identificar distintas características en las entradas que en definitiva hacen que pueda identificar objetos y “ver”. Para ello, la CNN contiene varias capas ocultas especializadas y con una jerarquía: esto quiere decir que las primeras capas pueden detectar líneas, curvas y se van especializando hasta llegar a capas más profundas que reconocen formas complejas como un rostro o la silueta de un animal. https://www.aprendemachinelearning.com/ [9] Capa externa que recubre al embrión en su fase de gastrulación y que terminará formando el ectodermo y el mesodermo. El endodermo se origina a partir del hipoblasto. [10] Capa del embrión durante la fase de gastrulación, situada entre el ectodermo y el endodermo. [11] Kaiming He, Xiangyu Zhang, Shaoqing Ren, Jian Sun ; Actas de la Conferencia IEEE sobre visión artificial y reconocimiento de patrones (CVPR), 2016, págs. 770-778 [12] Revista Jurídica “Docentia et Investigatio” Facultad de Derecho y Ciencia Politica U.N.M.S.M. Vol. 15, Nº 2, 75 - 85 - 2013. ISSN 1817 - 3594. [13] Gerd Leonhard (n. en 1961, Alemania) es un autoproclamado futurista, bloguero, digerati, escritor, conferenciante y consejero. Ha pasado más de veinticinco años en la tecnología y las industrias del entretenimiento, tanto en los Estados Unidos como en Europa y recientemente en Asia. Gerd escribe sobre los cambios en el "contenido" y las compañías de medios de comunicación como las consecuencias de las nuevas tecnologías y la convergencia. [14] Natasha Vita-More (Febrero de 1950 como Nancie Clark) es una diseñadora estratégica, autora, oradora e innovadora dentro del marco científico y tecnológico de la mejora humana y la extensión de la vida. Sus intereses se encuentran dentro de los usos éticos de la ciencia y la tecnología y las implicaciones sociopolíticas de los avances revolucionarios que afectan el futuro de la humanidad. https://es.wikipedia.org/wiki/Natasha_Vita-More [15] “El mayor reto para la humanidad” https://lab.elmundo.es/inteligencia-artificial/riesgos.html [16]https://es.unesco.org/fieldoffice/montevideo/UnescoInteligenciaArtificial/Recomendacion [17] https://uai.edu.ar/ciiti/2019/buenos-aires/downloads/B1/JA-Plan-Nacional-IA.pdf [18] https://www.diputados.gob.ar/proyectos/proyecto.jsp?exp=0509-D-2019 [19] Juan Ramón Capella, nació en Barcelona en 1939. Es catedrático emérito de Filosofía del Derecho, Moral y Política de la Universidad de Barcelona. Como filósofo del derecho ha desarrollado un tratamiento histórico-crítico de los conceptos jurídicos básicos en sus obras.