Nasce nuovo modello di AI che mira ai tumori

PISA — L’Intelligenza artificiale in campo contro i tumori. Il gruppo di bioinformatica del laboratorio di Biologia della Scuola Normale, a Pisa, ha sviluppato un nuovo modello che ne fa uso per la previsione di terapie personalizzate in oncologia. Il metodo consente di predire quali siano i candidati farmaci che potrebbero essere più efficaci nel ridurre la crescita tumorale a partire dall’informazione genomica dei pazienti, ed in particolare del livello di espressione dei loro geni.

Elaborato dal perfezionando in Intelligenza Artificiale, Francesco Carli, sotto la supervisione del professor Francesco Raimondi, responsabile del gruppo di bioinformatica del Laboratorio, il metodo è stato pubblicato sulla rivista scientifica “Nature Communications”. “Questo studio rappresenta un esempio di come il lavoro di squadra e una ricerca collaborativa e multidisciplinare, potenziate dalle nuove tecnologie di AI, possano esaltare il talento e le capacità dei singoli, consentendo – dice Raimondi – di arrivare a traguardi difficilmente immaginabili anche solo pochi anni fa. Ma questa è solo la prima pietra: in futuro sarà necessaria una sempre più stretta collaborazione tra scienziati computazionali e sperimentali per tradurre i risultati teorici in terapie innovative ed efficaci”.

L’approccio, chiamato “CellHit”, è stato addestrato su grandi banche dati di sensibilità di linee cellulari di cancro al trattamento con migliaia di farmaci, sia oncologici che non-oncologici. Mediante una procedura innovativa basata su modelli di linguaggio (MixtralAI e ChatGPT), sono stati annotati per ogni farmaco i geni responsabili del loro meccanismo d’azione. Questo dato è stato fondamentale per dimostrare sia che i modelli avevano appreso i meccanismi di azione dei farmaci, sia per aumentare ulteriormente le performance predittive.

Questo approccio è stato poi utilizzato per processare i dati di pazienti affetti da adenocarcinoma pancreatico, in collaborazione con il gruppo guidato da Gioacchino Natoli allo IEO, Istituto europeo di Encologia di Milano e di pazienti affetti da glioblastoma multiforme, in collaborazione con il gruppo guidato da Chiara Maria Mazzanti alla Fondazione Pisana Per la Scienza (Pisa).

“Per neoplasie di straordinaria aggressività e molto limitate opzioni terapeutiche come l’adenocarcinoma del pancreas e glioblastoma multiforme, la possibilità di predire l’efficacia di specifici farmaci o combinazioni di farmaci con approcci di intelligenza artificiale – spiega Gioacchino Natoli, uno dei coautori dello studio – potrà fornire un contributo essenziale per la razionalizzazione di nuove sperimentazioni precliniche e cliniche”.

“Inoltre, il potenziale dell’intelligenza artificiale – conclude Chiara Maria Mazzanti – va ben oltre perché non solo apre la strada a farmaci nuovi, ma consente anche di rivalutare farmaci sviluppati per altre malattie, rivelando nuove applicazioni contro il cancro”.

Lo studio è stato reso possibile grazie ai finanziamenti dell’Associazione Italiana per la ricerca sul Cancro (AIRC), del Dipartimento di Eccellenza della Scuola Normale Superiore, dell’ecosistema Toscano per la Salute (Tuscany Health Ecosystem – THE) e alle risorse di calcolo messe a disposizione dal centro HPC della Scuola e del Centro Italiano di Supercalcolo Cineca attraverso il Supercomputer Leonardo.