Dall’Intelligenza Artificiale un’accelerazione per nuovi vaccini

Immaginate un traduttore universale che, invece di convertire l’inglese in italiano, sia in grado di decifrare il linguaggio delle proteine che compongono i virus. Questo “traduttore” esiste già, si chiama Intelligenza Artificiale e sta rivoluzionando la lotta contro le malattie virali, dalla preparazione alle future pandemie alla ricerca di cure. È quanto emerso da una serie di interventi di esperti internazionali che hanno illustrato le ultime frontiere della virologia computazionale oggi a Trieste, nel workshop “AI in Virology: Leveraging AI to Advance Our Understanding of Viruses”, organizzato dall’Unità di Virologia di Area Science Park.

Per decenni, per capire un virus, gli scienziati dovevano coltivarlo in laboratorio e studiarne il comportamento, un processo lungo e oneroso. Poi è arrivata la genetica, che ha permesso di leggerne il “libro di istruzioni”, il genoma. Oggi, l’AI fa un passo in più: impara la “grammatica” e la “sintassi” con cui sono scritte le proteine, le macchine molecolari che permettono al virus di entrare nelle cellule e replicarsi.

“I nuovi modelli linguistici per proteine sono come dei cervelli artificiali addestrati su milioni di sequenze biologiche – spiega Giuditta De Lorenzo, virologa di Area Science Park – e sono in grado di capire, partendo da una singola sequenza di amminoacidi, quali mutazioni sono possibili e quali invece ‘romperebbero’ la proteina. Questo ci aiuta a prevedere come potrebbe evolversi un virus appena scoperto, un’abilità cruciale per stare un passo avanti alle pandemie. Ad esempio, le attività di ricerca che conduciamo in Area si focalizzeranno a breve sull’effetto dell’infezione virale sulla cellula, come i virus riescono a sconvolgere il suo contenuto. Inoltre, in collaborazione con il nostro Laboratorio di Data Engineering lavoreremo sullo sviluppo di nuovi vaccini, più efficaci, più stabili, che tengano in considerazione il comportamento dinamico delle particelle virali”.

Vaccini super-rapidi grazie alla “Reverse Vaccinology 3.0”

In effetti, uno degli impatti più tangibili dell’AI sarà sullo sviluppo di vaccini e anticorpi terapeutici. La cosiddetta “Reverse Vaccinology 3.0” utilizza l’AI per analizzare istantaneamente la struttura delle proteine di un virus e identificare il suo “tallone d’Achille”, cioè il punto preciso su cui dirigere gli anticorpi.  “Il grossissimo vantaggio della Reverse Vaccinology 3.0 – spiega Emanuele Andreano, della Fondazione Biotecnopolo di Siena – è quello di riuscire a scoprire antigeni per candidati vaccinali ad una velocità mai vista prima. Grazie all’AI, ma anche all’avanzamento delle tecniche di immunologia umana, è possibile velocemente identificare degli anticorpi in grado di uccidere il patogeno e poi dalla sequenza dell’anticorpo riuscire a vedere qual è il target, l’antigene sulla superficie del virus del batterio, saltando anni di sperimentazioni in vivo, capendo prima cosa funziona e cosa no. La missione più importante che abbiamo alla Fondazione Biotecnopolo di Siena è sviluppare vaccini e anticorpi monoclonali contro virus o batteri con potenziale pandemico, come è il caso del virus ad del vaiolo delle scimmie”.

Ma tutta questa capacità di calcolo – è stato detto -ha costi molto elevati, dietro questi avanzamenti ci sono supercomputer che consumano enormi quantità di energia. È importante che l’opinione pubblica sia consapevole che l’IA, oltre che molto potente, è anche molto costosa e richiede investimenti in infrastrutture.

Un futuro promettente, ma da governare con cautela

La capacità di leggere, interpretare e persino “immaginare” nuove proteine non è solo un’opportunità, ma anche una grande responsabilità, gli esperti lanciano un monito chiaro. “Dobbiamo creare regole internazionali condivise e framework di controllo robusti per garantire che questa straordinaria rivoluzione scientifica sia usata solo per il bene dell’umanità – sottolinea Alessandro Marcello, virologo dell’ICGEB. Va considerato il potenziale duplice uso dell’AI, che può essere molto utile dal punto di vista medico sanitario, ma potrebbe comportare anche rischi se finisse nelle mani sbagliate, data la relativa facilità con cui si potrebbero ottenere dei protocolli per produrre virus altamente patogeni. Dobbiamo agire sinergicamente a diversi livelli: quello degli sviluppatori di AI, quello scientifico e quello legislativo per definire leggi e regolamenti che, senza inibire ricerca e innovazione, preservino la società da questi potenziali pericoli”.