Un trattamento personalizzato del cancro ovarico grazie alla tecnologia dei gemelli digitali
Il cancro è una malattia intrinsecamente complessa: sono infatti presenti differenze significative non solo tra le diverse pazienti, ma anche in termini di singoli tumori. Questa variabilità comporta spesso risposte diverse e inaspettate al trattamento, rendendo complicata la gestione clinica di tale malattia. Le terapie standardizzate, che funzionano bene per condizioni patologiche omogenee, sono spesso inadeguate per tumori caratterizzati da questo livello di complessità. In questo contesto, la medicina personalizzata è emersa come l’approccio più promettente in quanto in grado di adattare i trattamenti alla composizione biologica unica di ogni paziente; tuttavia, nonostante il suo riconosciuto potenziale, la relativa applicazione clinica è tuttora limitata a causa della maggiore complessità e dei costi elevati in confronto alle cure convenzionali.
La medicina personalizzata in azione
Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie (MSCA), il progetto ITHACA ha permesso di compiere passi significativi verso lo sfruttamento del potenziale insito nella medicina personalizzata concentrandosi sull’obiettivo di migliorare gli esiti clinici del trattamento per le pazienti affette da cancro ovarico. Il carcinoma ovarico sieroso di alto grado (HGSOC, high-grade serous ovarian cancer) è caratterizzato da bassi tassi di sopravvivenza, elevate recidive e frequente farmacoresistenza. Alla luce di ciò, il progetto si è proposto di dimostrare come gli strumenti computazionali possano colmare le lacune critiche nella medicina personalizzata destinata a trattare questo tumore. «Volevamo sviluppare un quadro innovativo inteso a valutare l’efficacia di varie terapie destinate al cancro ovarico e a identificare i trattamenti ottimali per le singole pazienti», spiega Marilisa Cortesi, borsista MSCA attiva nell’ambito di ITHACA.
Gemelli digitali
I ricercatori hanno sviluppato ALISON, un simulatore di gemelli digitali che ricrea l’ambiente tissutale della cavità addominale, il sito primario dove si sviluppano le metastasi dell’HGSOC. Secondo Congdon: «ALISON non è solamente un modello anatomico, ma anche una soluzione in grado di integrare il comportamento biologico dei diversi tipi di cellule del tessuto prendendo in considerazione il modo in cui la concentrazione delle molecole rilevanti (ossigeno, glucosio, prodotti di scarto) cambia nel corso del tempo.» A differenza dei modelli computazionali tradizionali, che presuppongono un comportamento cellulare uniforme, ALISON assegna profili comportamentali distinti alle singole cellule, riflettendo la variabilità della vita reale. Il modello permette inoltre di calcolare le attività cellulari, come i tassi di divisione e le interazioni tra i diversi tipi di cellule. Simulando l’evoluzione del tessuto, i ricercatori hanno la possibilità di esplorare il modo in cui le cellule rispondono a condizioni diverse, compresi i trattamenti farmacologici, il che consente loro di ottenere indicazioni sull’efficacia del trattamento mediante il monitoraggio del comportamento e della distribuzione delle cellule cancerose nel tempo. Questa innovazione ha replicato con successo i risultati sperimentali che mettono in connessione la progressione dell’HGSOC alla crescente diversità tra le cellule tumorali. ITHACA ha calibrato il gemello digitale avvalendosi di dati clinici standard secondo una tecnica in grado di generare popolazioni virtuali di cellule cancerose che imitano le caratteristiche della malattia da cui è affetta la paziente. Sebbene sia necessaria un’ulteriore convalida con coorti di pazienti più ampie, questo approccio offre una strada promettente per guidare la selezione del trattamento, riducendo la dipendenza dai metodi basati su tentativi ed errori.
Una visione per il futuro di ALISON
«La tecnologia dei gemelli digitali, come quella applicata da ALISON, dispone di un potenziale trasformativo per la terapia antitumorale e promette di diventare uno strumento clinico essenziale al fine di prevedere la risposta al trattamento e valutare gli effetti collaterali», sottolinea Cortesi. Questo approccio olistico potrebbe permettere di migliorare la qualità della vita dei soggetti oncologici, soprattutto alla luce del fatto che il cancro sta sempre più diventando una condizione patologica cronica gestibile. A livello di ricerca, i gemelli digitali sono in grado di integrare i modelli sperimentali tradizionali offrendo analisi dettagliate ed economicamente vantaggiose, compresi scenari difficilmente replicabili in vitro o in vivo. Ad esempio, ALISON è in grado di simulare caratteristiche rare delle pazienti e di prevederne l’impatto sui risultati della terapia, fornendo una capacità di esplorare condizioni uniche che mette in evidenza il ruolo svolto dai modelli computazionali nell’accelerare lo sviluppo dei farmaci e nel migliorare i tassi di successo delle prime fasi delle sperimentazioni cliniche. Inoltre, essendo il codice di ALISON liberamente disponibile su GitHub, il progetto pone le basi per realizzare un’esplorazione scientifica più ampia, al di là del carcinoma ovarico.
Parole chiave
ITHACA, trattamento, cancro ovarico, gemello digitale, simulazione
