Dalla biologia spaziale all’intelligenza artificiale: la ricerca oncologica prova a ricostruire la “geografia” del tumore per comprendere le relazioni tra le cellule e sviluppare terapie sempre più personalizzate
Entrare nel cuore di un tumore, non soltanto per osservare le singole cellule, ma per capire dove si trovano, come interagiscono tra loro e quali segnali si scambiano. È questa una delle nuove frontiere della ricerca oncologica, al centro dell’11° Annual Meeting di Alleanza Contro il Cancro, in programma a Napoli fino al 12 settembre e co-organizzato dall’Istituto dei tumori Fondazione Pascale.
Si chiama spatial biology, ovvero biologia spaziale, e punta a trasformare il tumore da una semplice immagine a una vera e propria mappa delle relazioni cellulari. Un approccio che potrebbe offrire nuove chiavi di lettura della malattia e contribuire a rendere sempre più precisa la scelta delle terapie.
A spiegare la portata di questa innovazione è Alfredo Budillon, direttore scientifico del Pascale e presidente del congresso.
«Il tumore è un sistema complesso. Le caratteristiche delle singole cellule sono importanti, ma lo è altrettanto il contesto nel quale queste cellule si trovano», sottolinea Budillon. La ricerca, dunque, non si limita più a fotografare ciò che accade all’interno della cellula, ma cerca di ricostruire la sua posizione e le relazioni con ciò che la circonda.
Uno degli strumenti più promettenti è la spatial transcriptomics, una tecnologia che permette di studiare l’attività dei geni mantenendo contemporaneamente l’informazione relativa alla posizione delle cellule all’interno del tessuto. In questo modo è possibile ottenere una visione molto più completa dell’organizzazione del tumore.
Il ruolo dell’immunoterapia
Questa nuova prospettiva potrebbe rivelarsi particolarmente importante anche per comprendere perché l’immunoterapia sia efficace in alcuni pazienti e meno in altri.
La risposta, infatti, potrebbe non dipendere esclusivamente dalle caratteristiche delle cellule tumorali. A influenzarla possono essere anche le cellule immunitarie presenti nel tumore, la loro distribuzione, il microambiente circostante e i segnali che le diverse componenti si scambiano.
«La possibilità di mettere insieme le caratteristiche molecolari e la loro distribuzione nello spazio – spiega Budillon – può aiutarci a individuare biomarcatori associati alla risposta ai trattamenti».
Conoscere la “geografia” di un tumore significa quindi aggiungere un elemento fondamentale alla comprensione della malattia: non solo quali cellule sono presenti, ma anche dove si trovano e come comunicano tra loro.
Quando la ricerca incontra l’intelligenza artificiale
A questa enorme quantità di informazioni si aggiunge un’altra grande sfida: la gestione dei dati. Immagini microscopiche, informazioni genetiche, dati molecolari e informazioni cliniche producono una mole enorme di elementi che devono essere analizzati e messi in relazione.
È qui che entrano in gioco la patologia computazionale e l’intelligenza artificiale, strumenti che possono aiutare i ricercatori a individuare correlazioni e segnali difficili da riconoscere attraverso la sola osservazione umana.
«Quando integriamo dati molecolari, immagini e informazioni cliniche, la complessità aumenta enormemente – osserva Budillon –. L’intelligenza artificiale può fornire strumenti per analizzare questi dati e individuare relazioni e caratteristiche che devono poi essere studiate e validate».
L’intelligenza artificiale, dunque, non sostituisce la ricerca e il lavoro degli specialisti, ma può diventare uno strumento prezioso per leggere una quantità di informazioni sempre più grande, suggerendo nuove piste da verificare scientificamente.
Verso una medicina sempre più personalizzata
La vera rivoluzione sta proprio nella possibilità di mettere insieme elementi che fino a poco tempo fa venivano analizzati separatamente: genomica, sistema immunitario, immagini, dati clinici e posizione delle cellule.
Un enorme puzzle nel quale ogni informazione può contribuire a definire un’immagine sempre più precisa della malattia nel singolo paziente.
È questa la direzione della medicina di precisione: andare oltre la semplice domanda “che tipo di tumore è?” e cercare di capire che cosa rende quel tumore unico e diverso proprio in quel paziente.
«Abbiamo a disposizione informazioni sempre più numerose e sofisticate – conclude Budillon –. Il passaggio decisivo è riuscire a integrarle e verificare il loro valore nella ricerca traslazionale e, quando possibile, nella pratica clinica».
La sfida della moderna oncologia passa dunque anche attraverso una nuova capacità di osservare il tumore: non più soltanto come una massa di cellule, ma come un ecosistema complesso, fatto di relazioni, segnali e interazioni.
Entrare sempre più in profondità nella sua “geografia” potrebbe essere una delle strade per comprenderlo meglio e, soprattutto, per trovare strategie sempre più efficaci per combatterlo.