Utilizzare l’Intelligenza Artificiale per migliorare la capacità di predire gli effetti di una mutazione sulla funzione di una proteina, un passaggio fondamentale per comprendere quali varianti del DNA siano responsabili di una determinata malattia. Non è fantascienza, ma realtà. A raccontarlo è Pasquale Piccolo, ricercatore al Tigem (l’istituto Telethon di genetica e medicina) di Napoli, intervenuto recentemente al convegno “Malattie rare: assistenza, innovazione e ricerca” svoltosi a Palermo. La sua attività di ricerca è incentrata sullo sviluppo di nuovi approcci terapeutici per le patologie ereditarie del fegato, in particolare per la malattia di Wilson. La diffusione delle nuove tecnologie rivoluzione a spinge la ricerca scientifica sulle malattie rare. «L’AI interviene in più aspetti nell’ambito delle malattie rare: dalla ricerca di base fino alle applicazioni diagnostiche e cliniche», spiega l’esperto. «Ad esempio, l’AI oggi si applica con successo allo studio della struttura delle proteine, che prima potevano essere ottenute solo attraverso tecniche sperimentali costose e assai laboriose».

Ci può fare qualche altro esempio?

«Nell’ottica per esempio della cura, l’AI ha dato grande impulso all’ingegneria proteica, consentendoci di disegnare delle proteine che siano più efficienti di quelle presenti normalmente nel nostro corpo per una specifica funzione e quindi potenzialmente di utilizzarle come terapia per le malattie rare dove la funzione di queste proteine sia carente».

A che punto è la ricerca sulle malattie rare in Italia?

«L’Italia ha avuto storicamente un ruolo di primo piano nella comunità scientifica internazionale per quanto riguarda la ricerca sulle malattie genetiche rare, a partire dall’identificazione dei geni responsabili delle malattie e dalla comprensione dei meccanismi alla base di queste malattie, fino allo sviluppo delle terapie. Oggi è uno dei primi Paesi nel mondo nei quali queste nuove terapie vengono sviluppate e sperimentate».

I metodi di AI possono essere utilizzati anche per verificare se i farmaci già provati per altre patologie potrebbero avere un effetto positivo sulle malattie rare senza introdurre effetti collaterali. Quanto è importante questo aspetto oggi?

«In generale l’AI aumenta la nostra capacità di predizione dei fenomeni biologici. Questo può essere applicato su più livelli. Per esempio, nel processo cosiddetto repurposing».

In cosa consiste?

«Prendere un farmaco già in uso nella pratica clinica per altri scopi. Ciò significa che la molecola in questione è sicura in quanto già utilizzata nell’uomo e quindi va verificata unicamente l’efficacia per la nuova indicazione. Tutto molto più rapido ed economico».

In questo contesto, quanto può essere importante l’utilizzo dell’AI?

«Fondamentale. Ci consente di valutare la potenziale efficacia e specificità della molecola, prevendo eventuali effetti collaterali, grazie alla capacità di analizzare una mole di dati molto più grande rispetto al passato. Grazie agli algoritmi di AI si ottiene una predizione più efficace che si traduce in un tasso di insuccesso inferiore. Non solo. Consente di allargare la ricerca a un più ampio numero di farmaci e questo ha benefici sul paziente che ha la possibilità di vedere un farmaco potenzialmente utile arrivare alla sperimentazione clinica per la propria malattia in tempi molto più rapidi».

Quali risvolti sulla terapia personalizzata?

«La maggior parte delle malattie ha una varietà di mutazioni diverse tra loro e, in qualche modo, rendono ogni paziente una storia a sé, anche dal punto di vista terapeutico. Invece, con le tecnologie moderne di editing del genoma abbiamo la possibilità di riscrivere il codice genetico della persona, andando selettivamente a correggere la singola mutazione. Questo rappresenta un grande passo in avanti, anche se pone delle questioni di sostenibilità economica delle terapie».

Oggi si punta molto verso un’equipe multidisciplinare sanitaria: quanto è fondamentale nella ricerca scientifica delle malattie rare?

«Molto, perché si intrecciano elementi che afferiscono a discipline molto diverse. Nel nostro istituto, ad esempio, lavorano ingegneri dell’automazione, ingegneri chimici, biologi, biotecnologi, farmacisti, veterinari, medici, programmatori e molte altre figure professionali».

Un ambiente che dal punto di vista delle competenze è assai variegato…

«La ricerca attualmente si avvale di strumenti molto avanzati e molto specifici. Così, la biologia ha bisogno della matematica e dell’ingegneria. Possono sembrare mondi lontanissimi, invece si lavora quotidianamente fianco a fianco. Ci si ritrova anche a parlare con avvocati».

Quali sono, ad oggi, le criticità che si incontrano nella ricerca scientifica dal punto di vista normativo?

«Nel nostro Paese c’è sicuramente la necessità di finanziare meglio e di più la ricerca in Italia. Il sistema di finanziamento pubblico va migliorato e potenziato. Andrebbe ridotta la frammentazione dei fondi e aumentata la trasparenza e la meritocrazia nella loro distribuzione. Avendo la fortuna di lavorare all’interno del contesto della Fondazione Telethon, mi ritengo un ricercatore fortunato. Grazie alla generosità degli italiani possiamo contare su un finanziamento che ci consente di competere a livello internazionale. Un fattore che ci permette di fare ricerca di qualità e di attirare fondi da enti esterni e da aziende che decidono di investire sulla nostra ricercar. Dal punto di vista strettamente legislativo, in Italia abbiamo una delle normative più stringenti sulla sperimentazione animale. Questo è motivo di grande difficoltà. Purtroppo lo studio in modelli animali rappresenta un passaggio ad oggi ineludibile nel percorso della ricerca sulle malattie genetiche rare. Ciò al netto di uno sforzo costante nello sviluppo di sistemi che siano validamente sostitutivi degli animali da laboratorio. In questo, il Tigem di Pozzuoli ha fatto notevoli passi avanti e molti dei nostri gruppi si stanno occupando dello sviluppo di modelli cellulari tridimensionali avanzati. L’ultima cosa che mi viene da dire è la difficoltà di fare una carriera da ricercatore in Italia».

In che senso?

«I posti sono molto pochi e le possibilità sono limitate. I pochi che riescono ad accedere a una posizione stabile ed indipendente lo fanno spesso dopo molti anni di precariato. Questi fattori si ripercuotono inevitabilmente sull’attrattività del sistema della ricerca italiana. Far crescere la ricerca significa finanziarla e offrire maggiori opportunità sia per i nostri concittadini e concittadine sia per i ricercatori e le ricercatrici che riusciamo ad attirare dall’estero».

Le nuove tecnologie stanno dando nuova linfa alla medicina e alla ricerca scientifica. La parola d’ordine è multidisciplinarietà. Nel frattempo, l’Italia deve superare il paradosso “pochi finanziamenti ma alta qualità”. Serve un cambio di passo importante per continuare a portare in alto la scienza e le tante eccellenze made in Italy.