Ha appena preso il via un programma scientifico di enorme portata a livello internazionale che nel corso di dieci anni userà sistemi di intelligenza artificiale per studiare il nostro sistema immunitario e inaugurare definitivamente l’era della medicina personalizzata, quella basata sull’idea di proporre a ognuno il trattamento specifico in relazione alle sue caratteristiche anche immunologiche.
Il Progetto Immunoma Umano – Human Immunome Project (HIP) – è un’organizzazione globale senza scopo di lucro dedicata alla mappatura, cioè alla decodifica e alla modellazione del sistema immunitario e che coinvolge celebri università e alcune fra le più grandi aziende farmaceutiche in tutto il mondo, nonché il National Health Service (NHS) americano. Al momento non vi sono ancora partner italiani, ci fanno sapere dal loro ufficio stampa, ma potrebbero esserci nel prossimo futuro.
A partire dal 2024 fino al 2033, il Progetto Immunoma Umano supervisionerà la generazione del più grande set di dati immunologici della storia e utilizzerà questi dati per costruire modelli di intelligenza artificiale del sistema immunitario che possano accelerare la ricerca medica e la scoperta di farmaci, migliorare la salute e ridurre i costi sanitari in tutto il mondo.
Generiamo diversi set di dati immunologici su scala e costruiamo modelli di intelligenza artificiale del sistema immunitario disponibili al pubblico per accelerare la ricerca medica e la scoperta di farmaci, migliorare la salute e ridurre i costi sanitari delle terapie. Nel dettaglio gli obiettivi programmatici di questa rete sono: ccrescere la ricerca scientifica e la scoperta di nuove molecole che potranno diventare farmaci, compreso lo sviluppo di vaccini, la diagnostica, le immunoterapie.
Ridurre i costi dell’assistenza sanitaria grazie a servizi meno onerosi e più facilmente disponibili anche da remoto per accelerare gli Obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG) delle Nazioni Unite.
Si tratta quindi di lavorare su due fronti: la ricerca e la farmacologia in particolare da una parte, e parallelamente il potenziamento della salute pubblica. Il progetto vede per esempio la collaborazione della Harvard Chan School.
Fase 1 – (2024-2027)
La prima fase del progetto è già partita e prevede la creazione di sette siti di raccolta dati in Africa, Australia, Asia orientale, Europa, Medio Oriente, Nord America e Sud America. Ognuno di questi siti, chiamati “siti pionieristici”, raccoglierà dati approfonditi da 500 partecipanti. Nel corso di tre mesi, verranno raccolti due campioni di sangue per tutti i partecipanti, oltre a campioni di tessuto (biopsie della pelle, dell’intestino e delle tonsille, in particolare) da un piccolo sottoinsieme (10%), per condurre analisi ad alta risoluzione di migliaia di parametri immunologici (cellule, trascritti, anticorpi, proteine, modifiche epigenetiche e metaboliti). In questo modo si costituirà il primo set di dati immunologici di base. Saranno inoltre raccolti dati da sottoinsiemi di partecipanti dopo aver ricevuto una vaccinazione di routine, per valutare l’impatto del vaccino annuale contro l’influenza o il SARS-CoV-2, in base a sesso, età, paese e di altri fattori determinanti.
Dopo il prelievo di base, continueremo a prelevare campioni dai partecipanti ogni sei mesi per un periodo di tre anni. Questi dati longitudinali ci permetteranno di valutare i cambiamenti dipendenti dallo sviluppo e dall’età e di ricucire computazionalmente la traiettoria temporale di diversi gruppi di età di uomini e donne in tutto il mondo. Inoltre, ci consentirà di effettuare misurazioni ad alta risoluzione delle principali frequenze di cellule immunitarie; di condurre analisi su singole cellule di proteine, trascritti, repertorio immunitario e accessibilità della cromatina; di misurare i livelli di proteine e metaboliti circolanti, nonché il DNA libero da cellule, e di vedere come cambia nel tempo e tra popolazioni diverse.
Nella fase 1 parte dei partner coinvolti lavoreranno sul cercare di rendere meno costose queste tecnologie lavorando alla messa a punto di kit di monitoraggio immunitario (IMK) che semplificherà la raccolta dei dati e limiterà i costi concentrandosi su un sottoinsieme di test prioritari, che cattureranno la maggior parte delle informazioni necessarie e garantiranno risultati riproducibili.
Fase 2 (2027-2029)
Nel 2027 il progetto dovrebbe entrare nella fase 2 che prevede di stabilire 70-100 siti di raccolta dati distribuiti in tutto il mondo, con un numero di partecipanti che passerà quindi da 500 a circa 10.000 persone per sito di indagine per catturare la diversità degli individui e quindi delle funzioni e delle risposte immunitarie.
Una componente chiave per avviare la Fase 2 sarà il completamento e la diffusione globale del kit di monitoraggio immunitario per consentire anche ai siti locali di sviluppare capacità di generazione, elaborazione e archiviazione dei dati. Di conseguenza, l’IMK fornirà ai Paesi a basso e medio reddito gli strumenti per contribuire con dati e analisi allo stesso modo degli istituti immunologici più avanzati del mondo, stabilendo standard di qualità elevati e incoraggiando ulteriormente l’adesione e la partecipazione a livello globale.
Il successo della Fase II consentirà lo sviluppo di modelli di intelligenza artificiale del sistema immunitario in grado di prevedere le risposte immunitarie e le traiettorie di salute degli individui utilizzando le informazioni di base. Lo sviluppo di questa piattaforma è in corso con i partner industriali dell’IA e avverrà contemporaneamente alla generazione del set di dati immunologici di HIP.
Fase 3 (2029-2033)
Se i primi cinque anni si concentreranno sulla generazione di dati e sullo sviluppo di una comprensione predittiva del sistema immunitario, i successivi cinque – dal 2029 al 2033 – saranno dedicati alla crescita dei modelli quantitativi e predittivi e alla costruzione dei primi modelli meccanici e “computabili” del sistema immunitario, disponibili al pubblico. Questi modelli non solo consentiranno di prevedere i risultati della risposta immunitaria utilizzando le informazioni di base, ma forniranno informazioni quantitative e meccanicistiche sul funzionamento del sistema immunitario.
In primo luogo, si prevede di sviluppare sistemi immunitari artificiali per ricapitolare le principali caratteristiche dell’immunità tissutale e delle interazioni immunitarie multi-tessuto, che sono alla base di tutte le principali funzioni del sistema immunitario (dalla protezione contro le infezioni e il cancro al mantenimento dell’omeostasi). Questo processo consentirà una rapida generazione di dati e la sperimentazione di interventi, comprese le modifiche terapeutiche e genetiche del sistema immunitario. In secondo luogo,verranno messi a punto modelli quantitativi e predittivi per il riconoscimento molecolare. Attualmente infatti abbiamo una capacità estremamente limitata, sia dal punto di vista sperimentale che computazionale, di interrogare e prevedere tale riconoscimento molecolare su scala.
Per approfondire.
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