Durante l’apice della pandemia, il mondo ha assistito alla corsa per sviluppare i primi trattamenti efficaci contro il COVID-19. Uno degli strumenti più promettenti è stato l’uso di anticorpi isolati dal sangue di persone che avevano superato la malattia. Adesso, la comunità scientifica sta esplorando l’impiego dell’IA generativa per migliorare e accelerare questo processo, come riporta uno studio pubblicato su Nature Biotechnology. Ecco come da qui e in futuro, Medicina e Intelligenza Artificiale possono portare ad una rivoluzione nel Pharma.

Il ruolo dell’IA generativa

L’ IA generativa, grazie all’uso di reti neurali che possono creare contenuti basandosi su schemi appresi, è in grado di suggerire sequenze che potenziano la potenza degli anticorpi contro virus come SARS-CoV-2 ed ebolavirus. Questo approccio è parte di un crescente sforzo per applicare le reti neurali, simili a quelle alla base della piattaforma ChatGPT, alla progettazione di anticorpi. Ogni anno, i farmaci anticorpali per malattie come il cancro al seno e l’artrite reumatoide generano oltre 100 miliardi di dollari in vendite in tutto il mondo. L’IA generativa potrebbe velocizzare lo sviluppo di questi farmaci e aiutare a sbloccare terapie anticorpali per bersagli che hanno resistito agli approcci di progettazione convenzionali.

Gli anticorpi sono tra le armi chiave del sistema immunitario contro le infezioni. Essi sono diventati una componente fondamentale dell’industria biotecnologica, principalmente perché possono essere ingegnerizzati per aderire a quasi qualsiasi proteina, e manipolarne l’attività. Tuttavia, generare anticorpi con proprietà utili e migliorarli può richiedere un processo di selezione estremamente impegnativo. Qui entra in gioco “la magia” dell’IA generativa. Queste potenti reti neurali, chiamate modelli di linguaggio proteico, possono suggerire un numero limitato di mutazioni per gli anticorpi. Sono addestrate su decine di milioni di sequenze proteiche e possono proporre miglioramenti significativi per gli anticorpi.

Nonostante l’addestramento su poche migliaia di sequenze anticorpali, una percentuale sorprendentemente alta dei suggerimenti del modello ha migliorato la capacità degli anticorpi contro SARS-CoV-2, ebolavirus e influenza di legarsi ai loro bersagli. Le modifiche a una terapia approvata per il trattamento dell’Ebola e a un trattamento per il COVID-19 hanno migliorato la capacità di questi anticorpi di riconoscere e bloccare le proteine che questi virus utilizzano per infettare le cellule. Molti dei cambiamenti suggeriti dall’IA avvengono al di fuori delle regioni della proteina che interagiscono con il suo bersaglio, solitamente al centro degli sforzi di ingegnerizzazione. Questo suggerisce che l’IA sta attingendo a informazioni che non sono del tutto ovvie anche per gli esperti in ingegnerizzazione degli anticorpi.

Medicina e Intelligenza Artificiale insieme per nuovi farmaci anticorpali

L’IA generativa potrebbe anche aiutare nella progettazione di farmaci anticorpali in grado di agganciarsi a più bersagli contemporaneamente. Questo sarebbe particolarmente utile, ad esempio, nel caso di un farmaco anticorpale che potrebbe legarsi sia a una proteina tumorale sia a una cellula immunitaria capace di uccidere quel tumore.

L’Intelligenza Aritificiale, però, non si ferma alla semplice ottimizzazione delle proteine esistenti, compresi gli anticorpi. Molti ricercatori sperano che l’IA generativa possa creare anticorpi completamente nuovi che si leghino a un bersaglio di scelta. Questa capacità potrebbe aiutare a sviluppare farmaci per bersagli molecolari che hanno resistito ad altri approcci di progettazione degli anticorpi.