Un gruppo di ricercatori dell’Holling Cancer Center ha messo a punto un sistema di intelligenza artificiale che servirà a guidare le decisioni terapeutiche in ambito oncologico e a fornire la mappatura fotografica completa di milioni di cellule

Le cellule del sangue possono essere immortalate in ogni attimo della loro attività, per comporre una sorta di storia personale del nostro organismo. Raccontando, così, la biologia dell’essere umano attraverso le immagini, proprio come avviene sui social network. A raccontarlo è una ricerca pubblicata sulla rivista Nature  condotta dall’équipe di ricerca di Carsten Krieg, del laboratorio dell’Holling Cancer Center, che ha per l’appunto svelato come funziona il “profilo Instagram” del nostro organismo e come possiamo sfruttarlo nella lotta al cancro.

A scattare le foto è stata Helios, una tecnologia basata sull’intelligenza artificiale, con la quale i ricercatori sono riusciti a osservare 5 mila cellule al secondo, riscaldando il plasma fino alla temperatura solare di 6mila gradi. “Per l’analisi del sistema immunitario, abbiamo utilizzato una tecnologia innovativa che prende il nome di citometria di massa, dotata di altissima sensibilità nella realizzazione delle immagini”, commenta Krieg. Helios, attraverso una serie di scatti fotografici in sequenza, ha analizzato il sangue dei pazienti affetti da melanoma metastatico (un tumore della pelle) con un obiettivo ambizioso: predire la risposta dell’organismo all’immunoterapia, un trattamento oncologico che stimola il sistema immunitario ad attaccare le cellule tumorali.

Credits: Hollings Cancer Center

Grazie alle immagini, gli scienziati hanno prodotto una mappatura completa delle cellule immunitarie e delle proteine nel sangue periferico, colorate di rosso, blu, rosa e viola. I ricercatori hanno quindi osservato i cambiamenti dei monociti, un tipo particolare di globuli bianchi presenti nel plasma, che fungono da biomarcatori per la risposta clinica alla terapia.  Ed effettivamente i pazienti cui è stato somministrato un farmaco immunoterapico (anti-PD-1) per 12 settimane si è osservata, nel corso dello studio, una marcata risposta delle cellule T responsabili dell’attivazione dell’immunità cellulare. Ma la ricerca si è spinta oltre l’individuazione dei biomarcatori predittivi: gli scienziati hanno utilizzato la tecnica anche per analizzare come le cellule interagiscano nel microambiente del tessuto tumorale. “Ora abbiamo un’immagine prima, una durante e una dopo la terapia, e possiamo inoltre realizzare molteplici scatti a distanza di tre, sei mesi e a un anno”, ha sottolineato Krieg. “Questo consente un approccio più completo, perché ogni volta che otteniamo un’immagine del sistema immunitario, abbiamo in mano un quadro clinico più completo”. In questo modo l’intelligenza artificiale si coniuga alla bioinformatica per fornire una mappatura bidimensionale utile ad una migliore interpretazione dei risultati. Gli algoritmi di intelligenza artificiale, inoltre, costituiscono a detta degli autori del lavoro uno strumento importante per interpretare la mappatura e analizzare meglio l’evoluzione del tumore e l’efficacia delle terapie. I risultati dello studio sul melanoma, dicono ancora i ricercatori, potrebbero essere il punto di partenza per indagare anche altri tipi di cancro, tra cui quello gastrointestinale, dei polmoni e del tratto testa-collo.

Tra i pionieri dell’indagine sul sistema immunitario ricordiamo Bruce Beutler, Jules Hoffmann e Ralph Steinman, cui è stato assegnato, nel 2011, il premio Nobel per la medicina. I tre scienziati, in particolare,e sono stati premiati per il loro contributo alla comprensione dei meccanismi di difesa del nostro organismo. Una serie di scoperte che hanno aperto la strada a nuove strategie di prevenzione e trattamento in ambito oncologico: è per questi motivi che l’attenzione della comunità scientifica sullo studio del sistema immunitario e delle sue risposte rimane ancora molto alta.

Credits immagine in evidenza: Biolegend