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Perché con l’intelligenza artificiale il cancro non ha più segreti: vaccini e terapie personalizzate per istruire i linfociti
Alcune decine di anni fa, quando eravamo medici alle prime armi nel reparto oncologico di un ospedale universitario in Germania, abbiamo dovuto riferire spesso ai nostri pazienti un messaggio straziante: “Non esistono opzioni terapeutiche disponibili.” Ai tempi, le armi più importanti contro i tumori in fase avanzata erano la chemioterapia e la radioterapia. Talvolta efficaci, non erano però le cure che molti speravano che fossero.
Oggi il panorama delle terapie oncologiche è radicalmente cambiato. Abbiamo assistito alla comparsa di nuovi farmaci che prendono di mira la crescita tumorale con estrema precisione. Alcune forme tumorali, in precedenza incurabili, ormai sono diventate controllabili anche nelle fasi più avanzate.
Malgrado ciò, per la maggior parte dei pazienti con carcinoma metastatico la vaga promessa di una terapia efficace è davvero a un passo. Perché, malgrado i miliardi di dollari investiti ogni anno nella ricerca contro il cancro, una cura per i pazienti con carcinoma avanzato è tuttora un’eccezione piuttosto che la regola?
La risposta va cercata nella natura stessa del cancro. Il tumore si presenta a partire da cambiamenti genetici random, detti mutazioni, che hanno luogo all’interno di cellule sane e si evolvono con il passare del tempo. Le mutazioni possono essere innescate dalle scelte nel proprio stile di vita, da predisposizione familiare, da condizioni sanitarie preesistenti da tempo o anche in seguito a esposizione a sostanze chimiche nocive. A mano a mano che si accumulano, le cellule modificate si trasformano in masse tumorali.
Perché ogni tumore è unico
Da questa casualità derivano due conseguenze. La prima è che ogni cancro è unico come l’individuo che ne è colpito, il che significa che perfino le persone alle quali è diagnosticato lo stesso tipo di tumore hanno in comune soltanto una piccola percentuale di mutazioni. La seconda è che ogni cancro è un arazzo intricato, composto di miliardi di cellule distinte che imparano di continuo ad adattarsi, a eludere il sistema immunitario e a resistere alle strategie terapeutiche che opponiamo loro.
Ma che cosa accadrebbe se, per debellare questi nemici, potessimo sfruttare il potere di un’altra forza molto personale e sempre in adattamento, il nostro stesso sistema immunitario?
Il segreto nel nostro sistema immunitario
Il meccanismo difensivo del nostro corpo è fatto di miliardi di cellule dalle capacità strabilianti. Tra di esse spiccano i linfociti, le vigili sentinelle naturali che tengono ininterrottamente sotto controllo il nostro organismo. Il nostro sistema immunitario, però, è evolutivamente programmato per affrontare e debellare le minacce provenienti dall’esterno, come i virus e i batteri, e non le mutazioni che si verificano all’interno dell’organismo. Di conseguenza, soltanto una piccola percentuale di mutazioni attiva l’attenzione delle nostre difese immunitarie.
Bene, adesso immaginate un futuro nel quale siano disponibili vaccini antitumorali personalizzati su ordinazione. Vaccini di questo tipo sarebbero messi a punto per prendere di mira con somma precisione le mutazioni tumorali uniche di ciascun paziente, fungendo un po’ da poster “Wanted” per le cellule del sistema immunitario, istruendole a lanciare attacchi differenziati e a più livelli contro il tumore. Quella che fino a trent’anni fa, quando ci trovavamo al capezzale dei nostri pazienti, era soltanto una fantasia adesso è al centro di molte sperimentazioni cliniche approfondite, condotte da noi e da altri. I progressi su più fronti in ambito scientifico e tecnologico prospettano ormai miglioramenti inequivocabili.
La via dei vaccini personalizzati a mRna
L’analisi del Dna grazie a tecnologie di scansione di nuovissima generazione rende ormai possibile decifrare il patrimonio genetico di ogni paziente colpito da tumore con una piccola biopsia ad alta risoluzione e nel giro di poche ore. La nuova potenza computazionale, sempre più accessibile, ci aiuta a elaborare quantità enormi di informazioni ottenute dal sequenziamento. Per individuare le mutazioni che riteniamo essere più importanti, ricorriamo a risorse informatiche avanzate e agli algoritmi dell’intelligenza artificiale. A quel punto, esse diventano il punto di partenza del poster “Wanted”, l’avviso spedito alle cellule tramite l’Rna messaggero (mRNA) nel vaccino. L’Rna, la nostra piattaforma vaccinale preferita, è in natura il messaggero più primordiale. Può essere progettato, personalizzato e prodotto nel volgere di settimane. Dopotutto, per i pazienti oncologici il tempo è essenziale.
Al momento, i candidati al vaccino antitumorale personalizzato si stanno sottoponendo a esami rigorosi e il loro accesso è limitato a sperimentazioni cliniche controllate.
Queste sperimentazioni hanno dimostrato la realizzabilità di un approccio personalizzato in un numero più ridotto di pazienti tramite l’attivazione e la moltiplicazione dei linfociti capaci di riconoscere le cellule tumorali in base alle mutazioni selezionate, un requisito fondamentale per il sistema immunitario che deve combattere il cancro. Alcune recenti sperimentazioni cliniche in casi di melanoma e di tumore del pancreas hanno dimostrato la possibile utilità dei vaccini mRna personalizzati per la riduzione del rischio di recidiva delle metastasi dopo l’intervento chirurgico.
I ricercatori al momento stanno conducendo anche sperimentazioni cliniche più ampie su alcuni tipi di tumore per mettere a confronto questi vaccini personalizzati con l’attuale standard terapeutico di cura. Nei prossimi anni, le informazioni desunte da queste sperimentazioni andranno a influire sulla sicurezza e sull’efficacia dei vaccini antitumorali personalizzati in via di sviluppo.
Spesso, in ambito tecnologico e in campo scientifico i progressi si verificano in compartimenti stagni, ma quando convergono portano a risultati rivoluzionari. Tale confluenza è esemplificata al massimo dal convergere di mRna e intelligenza artificiale, premessa per innovative soluzioni terapeutiche incentrate sul paziente che anticipano una nuova era per la medicina.
Il ruolo dell’intelligenza artificiale
Noi crediamo che l’IA continuerà ad avere un ruolo sempre più decisivo e fondamentale nello sviluppo di vaccini e farmaci antitumorali personalizzati. Gli algoritmi dell’IA riescono ad analizzare velocemente enormi quantità di dati relativi al genoma e ad aiutare a individuare modelli e correlazioni che i metodi tradizionali potrebbero trascurare. Tale analisi rapida e precisa risulta particolarmente utile quando si cerca di identificare mutazioni tumorali importanti tra le molteplici variazioni genetiche del tumore di un paziente. A mano a mano che il database oncologico si espande, è verosimile che migliorino sempre di più i pronostici per la selezione delle mutazioni e la progettazione di vaccini personalizzati per ogni paziente.
Grazie alle sue caratteristiche molecolari, l’mRna molto versatile riesce a consentire una rapida realizzazione, in ogni caso modulabile, in strutture di produzione miniaturizzate, parallelizzate e automatizzate. La produzione parallelizzata scardina la catena di montaggio tradizionale, permettendo la creazione di prodotti diversi in simultanea. Per noi, queste caratteristiche della produzione con mRna sono fondamentali per poter un giorno rendere disponibili ovunque medicinali veramente personalizzati e su misura, oltre che per trasformare in pratica a tempo debito il sapere scientifico – messo a punto con l’aiuto dell’IA. Il confluire di queste tecnologie potrebbe permettere aggiustamenti provvidenziali per i vaccini personalizzati mRna a mano a mano che evolve il profilo mutazionale del tumore di un paziente.
Noi crediamo che nell’ambito della ricerca medica il connubio di tecnologie come l’IA e l’mRNA stia dando il via a un’epoca rivoluzionaria, assimilabile alla Legge di Moore per i microchip. Proprio come la Legge di Moore previde la crescita esponenziale della potenza computazionale, oggi assistiamo a un’accelerazione analoga che potrebbe aiutarci a dare una risposta a esigenze mediche indilazionabili che ancora non ne hanno. Vi sono alcune differenze, in ogni caso: la velocità alla quale si scoprono nuove conoscenze e gli ostacoli tecnologici supera la nostra capacità di mettere a punto e approvare nuove terapie nell’ambito dell’attuale sistema tradizionale e procedurale di sviluppo delle sostanze farmaceutiche, della pratica clinica e dei modelli di assistenza.
Da qui l’esortazione a scienziati, governi, settori pubblici e aziende della sanità a scongiurare il divario crescente tra quello che sarebbe realizzabile in base a quello che sappiamo e agli sviluppi tecnologici e quello che di fatto rientra tra le opzioni terapeutiche offerte ai pazienti.
Tenendo presente tutto ciò, quanto siamo lontani da un futuro medico di vaccini antitumorali personalizzati? È ancora prematuro. Come nel caso di qualsiasi nuova terapia, i candidati ai vaccini antitumorali personalizzati devono superare le fasi prescritte dello sviluppo clinico e dimostrare di avere un’efficacia superiore alle terapie esistenti. Prevediamo che l’approvazione iniziale e l’adozione di terapie di questo tipo possa avvenire per alcuni tipi particolari di cancro entro il 2030 e che nel decennio successivo si possa assistere a una trasformazione trainata dalla tecnologia che renderà ampiamente disponibili e accessibili terapie personalizzate.
Il cancro è qualcosa di molto personale ed è veramente arrivato il momento di far sì che anche la sua cura sia altrettanto personale.
Ugur Sahin e Özlem Türeci sono medici pionieri nel campo dei vaccini mRna e delle immunoterapie antitumorali. Sono i fondatori scientifici di BioNTech.
Traduzione di Anna Bissanti
© 2024, The New York Times