Un nuovo software basato sull’intelligenza artificiale ha scritto il codice per i vaccini COVID-19 che innescano risposte anticorpali fino a 128 volte maggiori.
La società di intelligenza artificiale (AI) Baidu Research ha svelato un nuovo algoritmo per progettare sequenze di vaccini a mRNA che prima erano fuori portata.
Nei test di convalida con i topi, il software basato sull’intelligenza artificiale ha prodotto il codice per i vaccini COVID-19 che innescano risposte anticorpali fino a 128 volte maggiori.
L’algoritmo, chiamato LinearDesign, si è anche dimostrato efficace nell’estendere di sei volte la stabilità a scaffale dei vaccini, anche se esposti alla temperatura corporea.
La conservazione a freddo è necessaria per la maggior parte dei vaccini e questa condizione rende impegnativi gli sforzi di distribuzione, specialmente nelle regioni più calde del mondo.
La capacità di estendere la stabilità a scaffale dei vaccini e migliorare la loro tolleranza a varie temperature potrebbe quindi avere un impatto radicale sugli sforzi di immunizzazione in tutto il pianeta.
Lo strumento di intelligenza artificiale sviluppato dai ricercatori potrebbe anche avere applicazioni oltre i vaccini e aiutare a progettare nuovi potenti trattamenti contro il cancro, ha detto a Euronews Next il dottor He Zhang, ingegnere informatico del personale presso Baidu Research.
Proprio la scorsa settimana sono stati mostrati i vaccini a mRNA personalizzati per i malati di cancro al pancreas risultati promettenti in un piccolo studio condotto da ricercatori di New York e dalla tedesca BioNTech, scongiurando il ritorno del tumore nella metà dei curati.
Lo studio ha utilizzato un vaccino a mRNA contro il cancro al pancreas adattato al tumore di ciascun paziente per contribuire potenzialmente a provocare una risposta immunitaria.
La medicina dell’RNA messaggero (mRNA) si riferisce a una nuova classe di farmaci e vaccini che utilizzano il piccolo pezzo di materiale genetico chiamato mRNA per insegnare alle cellule del corpo a produrre una proteina, che innesca una risposta immunitaria contro uno specifico agente patogeno, come un virus. Questo approccio è diverso dai vaccini tradizionali, che utilizzano parti indebolite o inattivate di uno specifico agente patogeno per stimolare il sistema immunitario.
L’oncologia è un’area importante per i produttori di vaccini a mRNA, le allergie ne sono un’altra. BioNTech – la stessa azienda che insieme a Pfizer ha prodotto il vaccino mRNA COVID-19 – detiene anche i diritti di brevetto su una piattaforma di vaccinazione mRNA progettata per proteggere da allergeni come polline di graminacee e acari della polvere domestica.
Sebbene la medicina dell’mRNA sia promettente, presenta le sue sfide.
“I vaccini a mRNA hanno salvato molte vite”, ha detto Zhang, “ma ci sono ancora alcuni problemi intorno alla stabilità e quindi all’efficacia”.
La sfida di mantenere intatto l’mRNA
L’RNA messaggero è instabile perché è a singolo filamento, a differenza del DNA, che è a doppio filamento.
Le parti a filamento singolo del nostro mRNA sono più facilmente ridotte in pezzi o degradate in segmenti – dal sistema immunitario, dalle molecole d’acqua o anche prima di essere iniettate nel tuo corpo, ha spiegato il dottor Liang Huang, professore alla Oregon State University e co- autore del documento LinearDesign.
E quando l’mRNA viene degradato in piccoli pezzi, non può trasmettere l’intero messaggio alle cellule.
“L’obiettivo è mantenere l’mRNA intatto in tutta la sua lunghezza”, ha detto Huang, e per farlo l’RNA messaggero deve essere il più compatto possibile.
“In altre parole, vuoi progettare un mRNA che si pieghi e assomigli di più a [double-stranded] DNA”, ha detto a Euronews Next.
Ed è esattamente quello che ha fatto l’algoritmo LinearDesign.
Come funziona l’algoritmo LinearDesign?
L’algoritmo rivoluzionario che promette di rivoluzionare il campo della terapia dell’mRNA non è in realtà nuovo.
Il modello LinearDesign si basa su un algoritmo del 1961 chiamato analisi del reticolo, originariamente inventato per l’elaborazione del linguaggio naturale e il riconoscimento vocale.
“Fondamentalmente abbiamo utilizzato lo stesso algoritmo senza alcuna modifica, l’unica modifica è l’input, che era la grammatica”, ha affermato.
L’algoritmo di analisi del reticolo era stato originariamente utilizzato per identificare la frase più probabile tra diverse possibili alternative che suonano simili.
“La tecnica era già in qualche modo lì 60 anni fa”, ha detto Huang. “Stava solo aspettando che scoprissimo la connessione tra due campi lontani e remoti: la linguistica e la biologia”.
Usando questa tecnica, i ricercatori hanno trovato un modo per fare in modo che l’algoritmo crei, in soli 11 minuti, “il vaccino mRNA COVID-19 più stabile”.
In altre parole: hanno identificato la struttura più sicura per far viaggiare il messaggero dell’mRNA e consegnare il messaggio alle cellule.
L’esecuzione di tutte le possibili combinazioni che l’algoritmo di intelligenza artificiale ha fatto per trovare il vaccino più stabile avrebbe richiesto agli umani “la vita dell’universo: miliardi di miliardi di miliardi di anni”, ha affermato Huang.
L’intelligenza artificiale è il futuro dei vaccini?
I ricercatori di Baidu prevedono che l’algoritmo LinearDesign renderà la tecnologia mRNA ancora “più popolare di quanto non sia attualmente”, oltre a consentire ad altre varianti della tecnologia di entrare in più campi della medicina.
Il gigante francese Sanofi, una società dell’industria farmaceutica con sede a Parigi, ha già concesso in licenza la tecnologia LinearDesign. Il produttore di farmaci lo ha raccolto alla fine del 2021, quando i ricercatori hanno pubblicato per la prima volta la prestampa del loro studio.
Il documento – scritto in collaborazione con la Oregon State University, StemiRNA Therapeutics e il Centro medico dell’Università di Rochester e presentato in rivista scientifica Nature all’inizio di questo mese – è stato pubblicato per la prima volta sotto “rara opzione di anteprima accelerata dell’articolo”, ha affermato Huang, il che significa che la rivista scientifica ha reso pubblico lo studio prima che fosse effettivamente sottoposto al processo di modifica.
“L’editore ci ha scelto per l’anteprima accelerata dell’articolo perché, cita: ‘pensava che questo avesse rilevanza per la salute pubblica e la pandemia’”.
Gli scienziati di Baidu Research sono ottimisti sul fatto che la tecnologia mRNA sostituirà i vaccini tradizionali nel prossimo decennio.
“Penso che tra circa cinque anni, probabilmente tutta l’industria farmaceutica a mRNA utilizzerà questo algoritmo”, ha detto Huang a Euronews Next, aggiungendo che “i vaccini a mRNA sono molto migliori, tranne che per la stabilità, che abbiamo risolto”.
Image:Getty Images
