NEW YORK – Durante una recente cena di premiazione a cui ho partecipato all’Accademia delle Scienze di New York, James P. Allison ha rivelato a un pubblico affascinato che le sue scoperte rivoluzionarie nel campo dell’immunoterapia del cancro non state ottenute focalizzando l’attenzione sul cancro stesso, ma sulla sua decennale ricerca di base sul funzionamento del sistema immunitario. Alcune settimane dopo, Allison e il suo collega immunologo Tasuku Honjo sarebbero stati selezionati per ricevere il Premio Nobel per la Medicina 2018.
Per anni, Allison e i suoi colleghi hanno studiato una proteina che funge da freno al sistema immunitario. Hanno constatato che il rilascio di questo freno avrebbe potuto indurre il sistema immunitario ad attaccare e distruggere i tumori. In maniera indipendente, Honjo e un gruppo di colleghi hanno identificato un’altra proteina che svolgeva una funzione simile. Questi studi fondamentali hanno portato oggi allo sviluppo di nuove potenti immunoterapie efficaci contro il cancro.
Ma abbiamo ancora molto da imparare. Per alcuni pazienti con alcuni tipi di cancro, l’immunoterapia è stata rivoluzionaria nel consentire alle persone che erano sul punto di morte di condurre una vita sana senza tracce rilevabili della malattia. Oggi, la rivoluzione dell’immunoterapia è ancora agli inizi. Per ragioni ancora non del tutto chiare, molti tipi di cancro e pazienti semplicemente non rispondono alle terapie. Un numero crescente di scienziati concorda che parte del problema risieda nell’attuale mancanza di comprensione di come il sistema immunitario umano combatta la malattia. Ho potuto osservare questa cosa in prima persona, nel corso dei decenni del mio lavoro mirato a sviluppare un vaccino contro l’HIV/AIDS, un obiettivo che ad oggi si è rivelato sfuggente.
È per questo motivo che credo che il prossimo passo avanti nella ricerca di base sarà quello di decodificare come il sistema immunitario umano previene e controlla la malattia. L’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico saranno cruciali per il raggiungimento di questo traguardo, trasformando il futuro della salute umana nello stesso modo in cui altri aspetti della nostra vita stanno cambiando oggi.
Il sistema immunitario – una rete intricata di cellule, tessuti e organi – rappresenta il principale meccanismo del corpo umano per rimanere in salute. La sua decodifica dovrebbe essere al centro dei nostri sforzi per capire e combattere la malattia, che si tratti di malattie non trasmissibili come cancro, diabete e morbo di Alzheimer o malattie infettive come la tubercolosi, la malaria e l’ebola. Nel corso dell’ultimo secolo, abbiamo imparato a padroneggiare alcuni aspetti della nostra immunità attraverso i vaccini. Ma abbiamo raggiunto una impasse critica. Le minacce che affrontiamo oggi sono molto più insidiose e complesse e ogni anno milioni di persone – soprattutto i più giovani, gli anziani e coloro che vivono in paesi a basso e medio reddito – soffrono e muoiono di malattie che dovrebbero essere sconfitte. Non deve essere così. Sfruttando appieno le potenzialità del nostro sistema immunitario, potremmo trovare nuovi modi per combattere la malattia ovunque. Abbiamo bisogno di modi nuovi e creativi per affrontare la sfida in più discipline – uno sforzo coordinato nell’ambito del Progetto Genoma Umano. La buona notizia è che una tale iniziativa oggi è possibile. I recenti progressi tecnologici nel campo della biomedicina, dell’ingegneria e, soprattutto, dell’intelligenza artificiale e dell’apprendimento automatico, ci hanno fornito gli strumenti di cui abbiamo bisogno per intraprendere questa ambiziosa impresa.
L’utilizzo di tali strumenti si rende necessario a causa delle enormi dimensioni e della complessità del sistema immunitario umano. Quest’ultimo è miliardi di volte più grande del genoma umano e l’elaborazione di questa enorme quantità di informazioni richiede importanti capacità di data science e supercomputing, nonché un cambiamento significativo nel modo in cui ci approcciamo agli studi di ricerca clinica.Tradizionalmente, le sperimentazioni cliniche si sono concentrate sul testare il maggior numero possibile di individui, raccogliendo una quantità limitata di dati su ciascun soggetto. Grazie ai nuovi straordinari strumenti di genomica e biologia molecolare di cui disponiamo oggi, i ricercatori possono raccogliere milioni di punti dati su un singolo individuo. Questo ci sta consentendo di pervenire ad un nuovo modello di analisi basato su un numero inferiore di individui ma molti più dati.
Unendo intelligenza artificiale e apprendimento automatico per analizzare questi singoli set di dati, possiamo comprendere meglio le dinamiche a livello molecolare del sistema immunitario umano e iniziare a mappare le sue regole di funzionamento. In un lavoro iniziale condotto nell’ambito del Progetto Human Vaccines, gli scienziati del J. Craig Venter Institute, del San Diego Supercomputer Center e della University of British Columbia stanno utilizzando questa strategia per identificare i biomarcatori di base nelle persone che prevedono una risposta immunitaria ai vaccini. Questo lavoro potrebbe aprire la strada per accelerare lo sviluppo di nuovi vaccini e terapie per le malattie immunitarie. Studi come questi stanno iniziando a fornire una quantità di dati senza precedenti che, in breve, permetterà la creazione del primo atlante del sistema immunitario umano. I progressi nel supercomputing potranno poi essere applicati al database per creare i primi modelli del sistema immunitario basati sull’intelligenza artificiale. Questi modelli colmeranno le attuali lacune nella nostra conoscenza per creare un’immunoterapia oncologica più efficace, oltre a diagnostica, vaccini e terapie per una serie di altre malattie.
Immagino un mondo in cui gli scienziati possano sviluppare rapidamente nuovi modi per combattere le malattie; dove i vaccini offrono protezione permanente per tutti, con un’immunizzazione unica; dove l’immunoterapia funziona per tutti i tipi di cancro e dove l’Alzheimer è prevenibile. Per realizzare questo futuro, dobbiamo unire la creatività con il progresso continuo nel campo dell’intelligenza artificiale per decifrare il codice del sistema immunitario umano.
Traduzione di Matteo Arlacchi
Articolo originale: https://www.project-syndicate.org/commentary/health-artificial-intelligence-decoding-immune-system-by-wayne-c-koff-2019-05
È per questo motivo che credo che il prossimo passo avanti nella ricerca di base sarà quello di decodificare come il sistema immunitario umano previene e controlla la malattia. L’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico saranno cruciali per il raggiungimento di questo traguardo, trasformando il futuro della salute umana nello stesso modo in cui altri aspetti della nostra vita stanno cambiando oggi.
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