Gemello virtuale: cure sempre più personalizzate grazie all’IA

Parlando di ‘gemello virtuale‘, cosa vi viene in mente?

Se avete pensato a un ‘gemello’ e quindi a un ‘doppio’, che non appartiene a un mondo tangibile, ma che può avere un’utilità più che concreta, non siete andati troppo lontano.

Ma in cosa consiste?

“Si può definire il gemello umano virtuale la rappresentazione digitale tridimensionale e personalizzata della fisiologia e della patologia di un individuo, in ambito medico potremmo dire del paziente”, spiega Martina Smorti, del Dipartimento di Patologia Chirurgica, Medica, Molecolare e dell’Area Critica dell’Università di Pisa.

In ambito medico, quindi,  questo ‘gemello’, grazie a particolari modelli predittivi, consentirà ai medici una maggior personalizzazione delle terapie farmacologiche e interventistiche, così da evitare di sottoporre inutilmente le persone a trattamenti dai quali non trarrebbero benefici.

Una nuova frontiera nel mondo delle cure mediche, sempre più personalizzate.

Gemello virtuale: un progetto ambizioso

Il progetto europeo ai nastri di partenza prende il nome di “Vital – Virtual Twins as Tools for Personalised Clinical Care” (letteralmente, un “gemelli virtuali come strumento per l’assistenza clinica personalizzata”).

“L’ambizione del progetto VITAL è quella di realizzare gemelli umani virtuali di più organi coinvolti in determinate patologie cardiache multisistemiche e multifattoriali come l’ipertensione sistemica resistente, l’insufficienza cardiaca e i difetti del setto interatriale. Pertanto il progetto VITAL svilupperà una piattaforma in grado di rappresentare non solo gli organi quali il cuore, i polmoni, le arterie e i reni ma anche nello specifico la pressione sanguigna, le azioni ormonali, le cellule muscolari che caratterizzano la funzionalità cardiaca di specifici pazienti”, aggiunge l’esperta.

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Ma come si crea un gemello virtuale?

Semplicemente a partire da conoscenze mediche e modelli computazionali (che utilizzano i computer per studiare e simulare il comportamento di sistemi complessi), uniti a dati relativi alla funzione vascolare, renale, ormonale o a dati genetici dei pazienti.

E come si possono rilevare questi dati?

“I parametri clinici dei pazienti sono ricavabili da analisi di laboratorio (come le analisi del sangue o l’elettrocardiogramma), da analisi di imaging (come quelli derivanti da ecografia o risonanza magnetica cardiaca) e saranno analizzati per riprodurre il funzionamento degli organi del singolo paziente e di prevedere gli effetti della terapia sul singolo paziente al fine di calibrare il modello di gemello umano virtuale su quella stessa persona” aggiunge Smorti.

In altre parole, dopo le analisi si potrà realizzare un ‘doppione virtuale’ per studiare gli effetti di una terapia su quel doppio virtuale, e non sull’organo reale.

Quando potrebbe partire questo progetto?

Il progetto VITAL è stato avviato a gennaio 2024 e durerà 5 anni. I pazienti verranno arruolati nel 2025 e per due anni verranno raccolti i dati clinici (esami del sangue, elettrocardiogrammi ecc).

Questi dati, una volta raccolti, verranno analizzati e integrati in una piattaforma che servirà per sviluppare i modelli predittivi di risposta ai trattamenti.

“A partire da tali modelli verrà sviluppato il gemello virtuale multi-organo del paziente. Entro il 2028 (data di conclusione dello studio) il progetto VITAL dovrebbe creare un’interfaccia accessibile e facilmente utilizzabile da parte dei professionisti sanitari in grado di ricostruire il modello umano virtuale dei pazienti”, afferma l’esperta.

In altre parole i medici e i professionisti sanitari, immettendo in un sistema digitale i dati specifici dei pazienti ( la pressione arteriosa, i dati di imaging ecc.) dovrebbero non solo visualizzare il gemello umano virtuale di quel paziente ma anche ricevere previsioni e raccomandazioni personalizzate per il trattamento.

Verso una cura sempre più personalizzata grazie al gemello virtuale

Le stesse terapie, somministrate a diversi pazienti con la medesima patologia, non sempre producono lo stesso effetto.

Facciamo un esempio. L’ipertensione è la prima causa al mondo di mortalità. Lo standard clinico attuale prevede un approccio unico per i pazienti. Tuttavia, si registra fino al 9% di pazienti ipertesi resistenti al trattamento: in altre parole, in quasi un paziente su dieci, un approccio farmacologico standard non porta a una diminuzione sufficiente dei livelli di pressione sanguigna.

La domande, quindi, potrebbero essere: come prevedere quali pazienti saranno resistenti ai farmaci? Oppure quali pazienti gioveranno più di un principio attivo rispetto a un altro? O ancora, come individuare precocemente i pazienti che potrebbero beneficiare di un trattamento ed evitare agli altri di sottoporsi a un intervento che potrebbe risultare inutile, oltre che costoso?

Il gemello virtuale potrebbe aiutarci a trovare queste risposte.

Una questione di genere

Abbiamo chiarito che ogni persona è diversa dalle altre e reagisce diversamente agli stimoli e alle terapie, pertanto uno dei principali obiettivi in ambito medico riguarda la personalizzazione delle cure e del trattamento in base alle esigenze e alle caratteristiche dei singoli pazienti.

Pensiamo, per esempio alle differenze di genere in medicina. Per secoli si è ritenuto che il corpo maschile e femminile differissero solo per dimensioni e fisiologia riproduttiva e pertanto la medicina è concentrata per secoli su una ipotetica ‘norma’ maschile.

Negli ultimi anni, tuttavia, ci si è resi conto che in medicina le differenze di sesso contano non solo in termini di dimensioni corporee ma anche di fluttuazioni ormonali e fisiologia cellulare. Pertanto le stesse patologie si manifestano in maniera diversa tra uomini e donne e anche i farmaci possono avere effetti diversi per il loro differente assorbimento e modalità di metabolizzazione.

Il gemello virtuale sarà accettato da medici e pazienti?

Il progetto VITAL dedica un’attenzione specifica agli impatti psicologici, sociali e relazionali dell’utilizzo di questo tipo di tecnologia a livello clinico.

L’Università di Pisa, grazie a competenze in ambito psicologico e sociologico, indagherà i fattori che favoriscono o ostacolano l’accettazione del gemello umano virtuale da parte di medici, pazienti e caregiver.

Per alcuni pazienti, l’utilizzo di uno strumento predittivo della patologia potrebbe essere ritenuto positivo, in altri potrebbe generare ansia.

“Infine, anche i medici potrebbero sviluppare atteggiamenti e opinioni diverse sul gemello virtuale: alcuni accogliendo favorevolmente questo strumento come supporto alle scelte terapeutiche e altri, al contrario, vedendo in esso un elemento che mette in dubbio la loro competenza“, conclude Smorti.

Copertina Foto di Anna Shvets: https://www.pexels.com/it-it/foto/alla-ricerca-tenendo-medico-dottore-4226219/

Foto di MART PRODUCTION: https://www.pexels.com/it-it/foto/persone-donna-seduto-tecnologia-7089401/