Quando a disegnare un farmaco è l’intelligenza artificiale

Pensare, progettare e sperimentare un farmaco interamente grazie all'intelligenza artificiale. Oggi tutto ciò è realtà. L'intero processo -durato soli 5 mesi dall'idea ai test nell'uomo- è stato descritto nel dettaglio dalla rivista Nature Medicine. Un gruppo di ricercatori internazionali -guidati da Alex Zhavoronkov, fondatore di Insilico Medicine e pioniere dell’uso dell’intelligenza artificiale nella ricerca farmaceutica- è riuscito nell'impresa di portare a termine la sperimentazione di un nuovo farmaco utile contro la fibrosi polmonare idiopatica. È la prima volta che una molecola generata da un algoritmo, su un bersaglio identificato da un altro algoritmo, raggiunge una fase così avanzata di test sull’uomo. Un nuovo modo di "fare ricerca" che presto potrebbe rivoluzionare l’intero processo di scoperta dei farmaci, aprendo la strada a terapie più rapide, mirate e accessibili.

Per decenni, con velocità più o meno variabile, la ricerca di nuovi farmaci ha seguito sempre lo stesso schema. Tradizionalmente la scoperta di un nuovo bersaglio molecolare -ovvero una proteina o un gene da colpire con un farmaco- parte sempre da un’osservazione clinica o biologica come un gene sovraespresso in una malattia, una proteina coinvolta in un processo infiammatorio, un’anomalia vista in laboratorio e così via. Individuato il difetto comincia quel lungo processo fatto di ipotesi, esperimenti e convalide su modelli cellulari e animali. Un percorso lento e non privo di ostacoli: dal momento in cui si identifica un bersaglio molecolare a quando si arriva a testare sull’uomo una molecola potenzialmente efficace, possono passare anche 5-6 anni, tra studi in vitro, modelli animali, screening chimico e ottimizzazione preclinica. E nella maggior parte dei casi, il candidato si ferma prima di vedere la clinica.

Con l’avvento dell'intelligenza artificiale il processo cambia completamente. Non si parte più da un’intuizione o da un sospetto ma da una immensa mole di dati -genetici, clinici e molecolari- che l’algoritmo analizza in parallelo. Ed è quello che ha fatto Insilico Medicine: utilizzando un sistema chiamato PandaOmics, l'algoritmo ha scandagliato migliaia di geni e proteine alla ricerca di quelli più legati alla fibrosi polmonare. L’algoritmo ha messo insieme dati biologici (come l’espressione dei geni nei polmoni malati), informazioni cliniche, pubblicazioni scientifiche e perfino dati brevettuali con l'obiettivo di individuare un nuovo potenziale e trascurato bersaglio coinvolto nella malattia. Analizzando i dati è emersa la proteina TNIK, mai studiata prima nella fibrosi. Una connessione che, senza l’AI, sarebbe passata inosservata. Successivamente è entrato in gioco un secondo algoritmo, che ha disegnato da zero una molecola capace di colpire proprio quella proteina. Un "farmaco digitale" creato al computer e poi portato nella realtà.

La molecola generata dall’intelligenza artificiale, chiamata INS018_055, è stata testata in uno studio clinico di fase 2a su 60 pazienti con fibrosi polmonare idiopatica. I risultati, pubblicati su Nature Medicine, sono stati incoraggianti. Il farmaco è risultato sicuro e ben tollerato, senza effetti collaterali rilevanti rispetto al placebo. Non solo, la molecola in questione ha portato ad un rallentamento del declino della funzione respiratoria. Un risultato preliminare che suggerisce una possibile efficacia. Sulla base di quanto ottenuto, nei prossimi mesi aumenterà la quota di pazienti sottoposti alla sperimentazione.

Questo studio dimostra per la prima volta come l’intelligenza artificiale possa diventare parte integrante della scoperta di nuovi farmaci. Non solo permette di ridurre i tempi e abbattere i costi, ma soprattutto di ampliare l’orizzonte della ricerca, portando alla luce bersagli che la scienza tradizionale non aveva mai preso in considerazione. Se i risultati verranno confermati negli studi successivi, potremmo essere all’inizio di una nuova fase nelle sperimentazioni in farmacologia: farmaci progettati da algoritmi, testati per curare l’uomo.