ll campo della medicina in silico, basata su modelli computazionali che svolgono diverse funzioni, sta guadagnando sempre più importanza nel settore medico.
Gabriele Dubini, Responsabile Scientifico dell’Osservatorio Life Science Innovation, ha sottolineato l’importanza di questa tecnologia durante il suo intervento “Le opportunità della medicina in silico e dei digital twin in Sanità” al convegno organizzato dal suo Osservatorio dal titolo Life Science: tracciare la rotta in un mare di innovazione.
Il termine medicina in silico è stato aggiunto alle tradizionali categorie “in vivo”, “ex vivo” e “in vitro” per descrivere la simulazione numerica tramite processori informatici.
“L’uso di strumenti di medicina in silico consente la personalizzazione dei trattamenti, selezionando il dispositivo appropriato per il paziente e posizionandolo in modo ottimale”, ricorda Gabriele Dubini.
Il Digital Twin e le sue applicazioni
Esistono due contesti principali, spiega Dubini: il “digital Twin” e il “trial in silico”. “Il digital Twin si riferisce all’uso della simulazione numerica per supportare le decisioni mediche specifiche per un singolo paziente”, ad esempio nella pianificazione preoperatoria. Questo approccio utilizza dati di input epidemiologici e demografici per creare modelli “black box” che non rappresentano completamente i meccanismi fisici.
Al contrario, i modelli “physics-based” si basano su equazioni fisiche e chimiche complesse e richiedono il calcolo computazionale. “Esistono anche approcci intermedi che combinano questi due estremi a seconda delle specifiche esigenze cliniche. Possiamo avere modelli Digital Twin che combinano questi due approcci in base al caso clinico che si intende studiare”.
Dubini illustra un esempio di ciò che è stato realizzato al Politecnico, ossia la simulazione di un intervento di sostituzione percutanea della valvola aortica. “In questo procedimento, si utilizza un catetere per posizionare il dispositivo in prossimità della valvola da sostituire. Ma come possiamo prevedere il funzionamento di questa valvola? Il modello computazionale parte dalle immagini diagnostiche tradizionali, come una TAC o una tomografia, per ricostruire il tratto di uscita del ventricolo e la sede dell’aorta. È necessario creare anche un modello del dispositivo stesso, per poi procedere alla simulazione virtuale. In tutto questo bisogna considerare che si possono presentare anche sfide specifiche derivanti dalla complessità delle patologie valvolari”.
Il concetto di Digital Twin è entrato in pratica nell’ambito dei dispositivi medici già da diversi anni. Nel 2007, sono state intraprese le prime iniziative a livello europeo, avviando studi e progetti che utilizzavano l’acronimo “fisiologica” per riprodurre la situazione specifica di un paziente. Nel 2016, le norme hanno previsto la valutazione clinica sistematica per l’introduzione di tecnologie basate sul Digital Twin. Tuttavia, sottolinea Dubini, “questo approccio è ancora in fase di ricerca e non fa ancora parte della routine delle operazioni cliniche invasive, ad esempio nel caso della sostituzione aortica”.
Le potenzialità dei trial in silico
“I trial in silico, invece, sono focalizzati sulla valutazione della sicurezza e dell’efficacia dei dispositivi. Questo approccio riduce il numero di test necessari prima che un dispositivo o un farmaco venga introdotto sul mercato e offre informazioni utili per lo sviluppo di nuovi prodotti”. La simulazione viene eseguita su una popolazione virtuale anziché su singoli pazienti, consentendo una valutazione più efficiente e precisa.
“L’adozione dei digital Twin e dei trial in silico presenta quindi numerosi benefici”, afferma Dubini. “Per esempio sono un supporto alle decisioni cliniche, allo sviluppo di nuovi trattamenti e forniscono la possibilità di quantificare grandezze non misurabili sperimentalmente.” Inoltre, questi approcci riducono la dipendenza dagli esperimenti su animali o sulle persone, riducendo tempi, costi e rischi.
Le sfide all’adozione di queste tecnologie
Quali sono le sfide principali che rendono complessa l’adozione di queste tecnologie?
“C’è la necessità di digitalizzare e informatizzare i dati, ovvero portare avanti il processo di trasformazione dell’informazione in formato digitale”, spiega il Responsabile Scientifico dell’Osservatorio Life Science Innovation. “In secondo luogo, è fondamentale disporre di dati accessibili in formati standard, in modo da facilitarne l’interoperabilità tra i diversi sistemi”. Infine, sottolinea Dubini, è importante analizzare la possibilità di utilizzare i dati clinici già disponibili in formato digitale per fini di ricerca. Il che al momento non è semplice. Quando un paziente accetta di sottoporsi a determinati esami, quei dati possono essere utilizzati esclusivamente per il suo trattamento. Pertanto, se si desidera creare una popolazione virtuale di pazienti per fini di ricerca, è necessario ottenere un accesso preventivamente autorizzato da parte del paziente stesso. “È importante comprendere il contesto normativo legato al riutilizzo dei dati già presenti nei sistemi ospedalieri”, conclude.
Il punto di vista di Sanofi, che da anni utilizza il “silico trial”
Chiamata ad intervenire a commento dell’intervento del dott. Dubini, Mariangela Amoroso, Country Medical Lead & Medical Head Specialty Care, Sanofi Italia, ha sottolineato la fondamentale importanza di approcci e azioni per superare le barriere nell’utilizzo delle nuove soluzioni terapeutiche. “In Sanofi ci siamo concentrati sulla ricerca e sviluppo utilizzando l’approccio integrato del silico trial. Abbiamo dedicato oltre quattro anni a questa prospettiva e abbiamo anche instaurato partnership e acquisito aziende biotech al fine di identificare soluzioni terapeutiche innovative che possano essere considerate le migliori o le prime scelte per determinate patologie. Con l’ausilio dei silico trial non solo possiamo ottimizzare i tempi di scoperta e di ricerca, ma aumentiamo anche le probabilità statistiche di successo, poiché il farmaco deve soddisfare i criteri di essere il primo della sua classe o il migliore nella sua classe”. Attualmente, ricorda la rappresentante di Sanofi, non si parla più solo di medicina molecolare o di anticorpi monoclonali, ma ci si occupa di terapie sofisticate per patologie complesse. “Abbiamo esperienza nella fase di ricerca e negli studi preclinici con l’utilizzo dei silico trial, che hanno ridotto notevolmente i tempi. Tuttavia, siamo ancora in una fase di integrazione, poiché dobbiamo combinare queste soluzioni con gli studi tradizionali per sottoporle alle autorità regolatorie”. Recentemente, l’FDA ha riconosciuto la validità degli studi in silico come alternativa agli studi in vitro e sugli animali, rappresentando un grande passo avanti. Questa attenzione e apertura sta portando anche alla possibilità di introdurre un processo simile in Europa. “Dobbiamo dare credibilità ai dati e assicurarci che l’utilizzo di tali dati sia affidabile e non soggetto a frodi”. Il campo è ancora in evoluzione e le barriere continuano ad esistere, ammette Amoroso. “Come azienda, stiamo cercando di instaurare un dialogo diretto con le autorità regolatorie, creare reti con le biotech e formare un gruppo funzionale che possa portare avanti soluzioni e accelerare il processo”.
Purtroppo, fa presente la Country Medical Lead di Sanofi Italia, le regolamentazioni attuali non offrono sempre un supporto adeguato per rendere questi trattamenti disponibili.
Siamo dunque sulla buona strada, ma è necessario ancora lavorare con tutti gli attori per ottenere risultati più concreti.
