Benvenuti allo stand virtuale del progetto ITHACA!
Il futuro di medicina e biologia è pieno di nuove tecnologie, scopriamole insieme! 

Medicina Personalizzata

Non siamo tutti uguali, lo sappiamo, ma nella maggior parte dei casi la prescrizione di un farmaco tiene conto solo della malattia e non delle caratteristiche del paziente. La medicina personalizzata mira a cambiare le cose includendo nello  sviluppo e indicazione dei farmaci specifiche caratteristiche di chi dovrà assumere quella medicina.

Ad esempio, circa 1 tumore al seno su 5 contiene cellule con multiple copie del gene che produce la proteina HER2. Questa caratteristica li rende più aggressivi, e meno suscettibili a terapie tradizionali. Per questo, sono stati sviluppati trattamenti specifici per tumori al seno "HER2-positivi" che sono molto efficaci in questo caso specifico.

Ma quali sono le caratteristiche importanti da considerare per ogni paziente e malattia?     

Non è del tutto chiaro, e in generale dipende dal farmaco e dalla specifica patologia. Inoltre la definizione di questi fattori è complicata dall'altissimo numero di possibilità (es: età, genere, caratteristiche genetiche, stile di vita) e loro interazioni. Per  risolvere questo problema, si possono usare simulazioni al computer, strumento tipico della Biologia Computazionale.  

La Biologia Computazionale

La Biologia Computazionale si propone di migliorare le nostre conoscenze in ambito biologico attraverso l'uso di strumenti computazionali. Questo generalmente include lo sviluppo di una rappresentazione virtuale del sistema biologico (detto "modello") e il suo studio in risposta a diversi stimoli. Nella figura sottostante vediamo un esempio di questo approccio.

Il comportamento nel tempo di una popolazione di cellule virtuali (computer a sinistra) viene valutato in un numero di condizioni diverse (es. diversi farmaci, dosaggio) per valutare quale sia la più promettente su cui fare ulteriori esperimenti. 
Questo approccio permette di risparmiare tempo, visto che molte condizioni possono essere valutate contemporaneamente, e risorse, dato che solo le configurazioni più promettenti vengono studiate più approfonditamente.

Ma cosa c'entra questo con la medicina personalizzata?
C'entra perché se sostituiamo la popolazione di cellule dell'esempio precedente con una persona e includiamo nel modello le sue caratteristiche specifiche otteniamo un avatar digitale (o "digital twin" in inglese). Leggi la prossima sezione per saperne di più. 

Avatar Digitali

Gli avatar digitali sono copie virtuali di un oggetto che ne facilitano la progettazione e lo studio del comportamento. Questa tecnologia viene largamente utilizzata nello sviluppo di oggetti complessi e costosi quali aerei o razzi spaziali, ma sta  trovando spazio anche in ambito biomedico, dove permette di valutare la risposta della singola persona a diversi trattamenti farmacologici velocemente e minimizzando i rischi.

Il Progetto ITHACA
Bello, ma tu di che cosa ti occupi nello specifico?

Io lavoro ad ITHACA, un progetto che sfrutta simulazioni computazionali e avatar digitali per migliorare il trattamento e le prospettive di pazienti affetti da tumore ovarico. Questo è un progetto collaborativo tra l'Università di Bologna (laboratorio di Ingegneria Cellulare e Molecolare "S. Cavalcanti" con sede a Cesena) e l'Università del New South Wales (Gynaecological Cancer Research Group a Sydney, Australia) e finanziato dall'Unione Europea, che svilupperà un sistema per la valutazione dell'efficacia di diversi farmaci in specifici pazienti.

In particolare, verrà creato un simulatore di tumore ovarico programmabile, e quindi adattabile alle caratteristiche di diversi pazienti, sul quale verranno simulate diverse terapie (sia già approvate che sperimentali) per determinare quale/quali hanno maggiore probabilità di successo. I trattamenti più promettenti verranno poi ulteriormente testati in laboratorio, su cellule estratte da quello specifico paziente. Questo permetterà di verificare l'accuratezza del modello e creare un sistema che, nel prossimo futuro potrà essere integrato nella pratica clinica.

In Ospedale

 L'applicazione clinica di ITHACA e di tecnologie simili è ancora abbastanza limitata, ma in futuro avatar digitali verranno utilizzati, tra le altre cose, per personalizzare trattamenti farmacologici, pianificare operazioni chirurgiche in base all'anatomia di ogni paziente e individuare strategie di mitigazione per fattori di rischio specifici.

In Ricerca

Gli avatar digitali hanno molte applicazioni anche in ambito di ricerca. Innanzitutto sono l'ideale per migliorare le nostre conoscenze sul funzionamento del corpo umano e lo sviluppo/progressione di diverse malattie.
Inoltre possono essere utili  per lo sviluppo di farmaci, dove possono affiancare/sostituire la sperimentazione animale o valutare la risposta al trattamento di individui con caratteristiche rare.   

Grazie di aver visitato il nostro stand! Se ti sei appassionato a Medicina personalizzata e Avatar digitali, visita le risorse aggiuntive sulla destra e partecipa al nostro webinar.