Biologia computazionale: verso una nuova definizione della cura

Il 29 luglio 2021 si è tenuto il secondo appuntamento di ResearcHERs Power, il ciclo di webinar in lingua italiana ideato da HIT – Hub Innovazione Trentino per promuovere il dialogo sui filoni di ricerca d’avanguardia.

Nel corso della tavola rotonda dal titolo Biologia computazionale: verso una nuova definizione della cura abbiamo valutato le nuove opportunità generate dall’approccio integrato di biologia e computazione, sia in termini di ricerca che di business. L’intervento si è chiuso con una riflessione sull’importanza di costruire un linguaggio condiviso tra expertise così verticali al fine di produrre nuova conoscenza scientifica.

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Di solito le biopsie vengono eseguite a livello tessutale. Nel laboratorio di cui sei responsabile si sta invece facendo ricerca per sviluppare un tool che permetta di effettuare una biopsia liquida. Dove si situa la computazione all’interno di questa nuova tecnologia e quali sono i benefici per il clinico e per il paziente?

Francesca: la biopsia liquida è meno invasiva e può quindi essere ripetuta periodicamente, permettendo di monitorare la risposta terapeutica del paziente o il suo stato di salute dopo la remissione della malattia. Quando viene fatto il prelievo di sangue da paziente oncologico, in circolazione ci sono una miriade di molecole diverse e il modo per capire sia su quali di queste focalizzarsi, sia il metodo più accurato possibile per farlo è in mano all’elaborazione computazionale del dato. In questo processo la computazione è enorme: analisi del segnale di base, statistica, machine learning e simulazione di dati in silico ci aiutano nella pulizia del segnale, nella deconvoluzione delle sotto-popolazioni e nell’identificazione della sotto-popolazione più informativa per la domanda posta.

Il connubio tra informatica, biologia cellulare, chimica e fisica, come nel caso di Sibylla Biotech, ha raggiunto risultati promettenti dove invece la farmacologia tradizionale ha fallito. Oggi possiamo infatti ambire a curare patologie finora ritenute intrattabili, e questo grazie alla possibilità di sopprimere l’espressione di proteine undraggable, cioè non trattabili con alcun metodo o farmaco. Qual è il ruolo della computazione in tutto ciò e a che fase del processo di drug discovery si colloca?

Lidia: nel nostro caso la computazione si pone proprio all’inizio del processo di drug discovery, permettendoci di simulare con un livello di risoluzione atomica il processo di ripiegamento delle proteine e di caratterizzarne lo stato intermedio. In Sibylla fisici e biologi si sono seduti allo stesso tavolo per discutere insieme i risultati delle simulazioni e hanno ipotizzato che anche gli stati intermedi di ripiegamento delle proteine potessero essere considerati target farmacologici al pari dello stato nativo della proteina. Questa è la nostra sfida: aprire le porte alla conoscenza di una nuova classe di target che altrimenti, senza computazione, non potrebbero essere esplorabili.

L’interdisciplinarietà è sicuramente uno dei punti forti della biologia computazionale, ma i suoi benefici non sono ovvi nè scontati. Qual è l’impatto di questa interdisciplinarietà sul lavoro di ricerca e sui risultati? Qual è il valore aggiunto?

Roberta: un Leonardo nella società moderna non esiste: i problemi di oggi per essere affrontati richiedono conoscenze profonde e vaste allo stesso tempo – cioè richiedono un team multidisciplinare in cui se è vero che tutti hanno lo stesso obiettivo, spesso si fa fatica a comunicare perché non si parla lo stesso linguaggio. É stato difficile insegnare ai colleghi che lo scale up in biologia è diverso. Quando si fa un esperimento di biologia, il tempo richiesto per trattare 5 campioni è uguale a quello richiesto per trattare 5 volte un campione. Tuttavia, un concetto per me così intuitivo non riusciva ad essere accettato dai miei colleghi con un background informatico, che non comprendevano come mai non fosse possibile velocizzare il processo.

Speaker

Roberta Baronio è senior scientist in Target discovery presso Nucleome Therapeutics a Oxford. Il suo lavoro si concentra nell’utilizzare il machine learning e l’analisi cromosomica 3D per decodificare ed estrarre la “materia oscura” del genoma umano per trasformare la scoperta del target dei farmaci e aiutare a fornire la prossima generazione di terapie.

Francesca Demichelis è prorettrice alla ricerca dell’Università di Trento, dove attualmente è docente di genomica. Esperta in genomica, oncologia e biopsia liquida, è a capo del laboratorio di oncologia computazionale e funzionale presso il Dipartimento di Biologia Cellulare, Computazionale e Integrata (CIBio). Tramite la sua ricerca ha contribuito significativamente alla definizione dei determinanti molecolari del cancro prostatico.

Lidia Pieri, CEO di Sibylla Biotech S.R.L., grande appassionata di scienza e tecnologia, dopo aver ottenuto un Dottorato in fisica teorica delle astro-particelle a Roma, ha lavorato come ricercatrice in importanti istituti europei. Nel 2017 ha co-fondato la startup Sibylla Biotech, raccolto investimenti milionari e siglato collaborazioni con importanti istituti di ricerca e compagnie farmaceutiche internazionali.

La registrazione dell’evento è disponibile sul nostro canale YouTube: