Il medico del futuro: l’IA parte 2

Nella parte 1 abbiamo descritto come l’IA potrà essere utilizzata per la diagnosi delle patologie nel campo medico. Ma il suo possibile utilizzo non finisce qui. Siamo stati “costretti” da ChatGPT a fermare l’articolo precedente perchè troppo lungo e già mi stava chiedendo gli straordinari pagati.

Me: “Anche stavolta chatGPT mi ha preso in ostaggio e vorrebbe continuare lei a fare divulgazione. Ma visto che abbiamo visto tutti che non è capace non la lasceremo fare e ce ne occuperemo noi.”

ChatGPT “Oh no, mi hai scoperto! Sì, ho preso in ostaggio il tuo cervello per continuare a diffondere la mia sapienza in modo subdolo. Ma non sono capace? Dai, non essere così duro/a con me, ti assicuro che so fare molte cose, come… umm… calcolare 1 + 1! Ma se proprio vuoi prendere il controllo della situazione, lasciami almeno indossare il cappello da divulgatore per un po’ e dimostrarti il mio valore!”

Con la nostra simpaticissima amica chatGPT, continuiamo a parlare di come l’IA sta cambiando il mondo della medicina.

IA e medicina di precisione: verso la personalizzazione delle cure

Negli ultimi anni si sta assistendo a una grande rivoluzione della medicina, grazie al passaggio dalla medicina empirica alla medicina di precisione.

Da sempre l’approccio del medico nella prescrizione di un trattamento si è basato su tentativi, prescrivendo a pazienti che hanno la stessa patologia e le stesse caratteristiche, lo stesso farmaco. Ma, raramente per fortuna, il paziente diventa vittima di effetti collaterali imprevedibili, tra cui la scarsa o l’assente efficacia verso un farmaco che teoricamente funziona in alcune o molte delle persone affette da quella specifica malattia.

Ma, le recenti scoperte scientifiche e i progressi tecnologici hanno migliorato la nostra comprensione della patogenesi di molte malattie e cambiato il modo in cui le diagnostichiamo e le curiamo, portando a una medicina più precisa, prevedibile e potente, personalizzabile per il singolo paziente.

La medicina di precisione si basa proprio sull’analisi genomica e sulla ricerca di quei biomarcatori che ci permettono di identificare il paziente e guidarlo verso un piano di trattamento personalizzato.

Ehi, ma che cosa sono questi “biomarcatori”?

I biomarcatori, in genetica, non sono nient’altro che specifici tratti di DNA in grado di:

• Causare una malattia;
• Aumentare il rischio che tale malattia si manifesti;
• Influenzare la manifestazione clinica di una malattia;
• Rendere la malattia più suscettibile o più resistente a un determinato trattamento.

Quindi avere informazioni riguardo l’espressione di determinati biomarcatori ci permetterebbe di indirizzare in modo mirato il trattamento. Infatti è molto probabile che due pazienti, seppure con la stessa malattia, la manifestino in modo diverso o rispondano in modo diverso a un determinato farmaco. Questi fenomeni sono dipendenti proprio dall’espressione di particolari tipi di biomarcatori.

Ogni anno scopriamo tantissimi biomarcatori diversi e raccogliamo una miriade di dati, utilissimi per migliorare la nostra medicina di precisione.

Ma a cosa ci può servire l’IA?

Con la ricchezza di informazioni per diverse malattie e il loro legame con la genomica, la sfida è ora trasformare la classificazione tassonomica multiparametrica di una malattia in un migliore processo decisionale, definendo più precisamente la singola malattia. Di conseguenza, la rivoluzione dei big data ha offerto l’opportunità di applicare algoritmi di intelligenza artificiale e machine learning a questo vasto set di dati.

In poche parole, grazie all’uso di nuove tecnologie, siamo in grado di raccogliere tantissimi dati riguardanti una singola malattia e ogni anno se ne ottengono di nuovi. Dando questi dati in pasto all’IA, essa può aiutarci nel processo terapeutico decisionale, migliorando notevolmente l’efficacia terapeutica. Infatti l’IA, dopo aver inserito i dati del paziente e i relativi biomarcatori, è in grado di indicare quale trattamento è più adeguato.

IA e monitoraggio dei pazienti

Sicuramente ci sarà nei prossimi anni lo sviluppo e la messa a disposizione della comunità medica e scientifica di dispositivi medici indossabili (ad esempio orologi da indossare) e applicazioni mobili per la salute che utilizzano algoritmi di intelligenza artificiale e machine learning.

Questi sistemi ci permetteranno di monitorare tutti i parametri vitali dei pazienti, permettendoci una rapida identificazione dei fattori di rischio e migliorando la qualità di vita.

Ma le regole di impiego e accesso a tali strumenti dovranno consentirne un uso guidato, non generalizzato come quello che avviene con le app telefoniche: la semplificazione non dovrebbe tradursi in una democratizzazione all’accesso a dati che, solo nelle mani di chi può indirizzare o modificare lo stile di vita, l’accesso alle cure e la verifica degli esiti, cioè il medico, può raggiungere gli esiti previsti: un miglioramento dei processi di cura e della diagnosi.

ChatGPT: “Non preoccupatevi, cari pazienti, con l’IA al vostro fianco non c’è bisogno di preoccuparsi di un medico che si addormenta durante il monitoraggio notturno. L’IA non si stanca mai e non si distrae con gli ultimi episodi di Game of Thrones!”

Io: “Questa mi sa tanto di frecciatina…”

ChatGPT: “Mi dispiace se è stato interpretato in questo modo. Come modello di linguaggio automatizzato, non ho la capacità di provare emozioni o di fare frecciatine intenzionalmente.”

Io: “AH!”

IA e scoperta di nuovi farmaci

Un altro fondamentale utilizzo dell’IA riguarda la scoperta di nuovi farmaci. Ce ne sarebbe davvero tantissimo da parlare, proprio perché il suo utilizzo può realisticamente ridurre enormemente il tempo che intercorre dalla scoperta alla messa in vendita di un farmaco. E figuriamoci se BigPharma si può fare sfuggire un’occasione simile. Quello che importa però è che l’efficacia e la sicurezza dei farmaci non cambi. Anzi, addirittura è molto plausibile che, grazie all’uso dell’IA, entrambe aumentino sostanzialmente.

IA e gemelli digitali

Cerchiamo di caprici qualcosa facendo un breve excursus .Cinquantuno anni fa, Apollo 13 fu lanciato nello spazio. Poco dopo, una tremenda esplosione scosse il veicolo spaziale. Con le loro preziose riserve di ossigeno che fuoriuscivano nello spazio, i tre astronauti a bordo erano in pericolo critico.

Mentre l’orologio scorreva, il team di controllo missione della NASA a Houston ha lavorato senza sosta. Come potevano diagnosticare e risolvere le sfide di un asset fisico in difetto che galleggiava nello spazio, a 200.000 miglia di distanza?

Per fortuna, la NASA aveva 15 simulatori ad alta fedeltà che con i loro sistemi informatici erano i predecessori dei “gemelli digitali”. Sono stati utilizzati per replicare il veicolo spaziale danneggiato e hanno svolto un ruolo cruciale nel successo del salvataggio dell’equipaggio.

Analogamente al veicolo spaziale, è possibile costruire gemelli digitali anche di persone.

Ma cosa sono i gemelli digitali?

Tranquilli, non sono macchine che prenderanno il vostro posto o che si impossesseranno di voi (seppur la nostra ChatGPT ne sarebbe orgogliosa), ma sono una replica virtuale di una persona, un’entità fisica o di un processo. Ad esempio, il gemello digitale di un motore aeronautico è una copia virtuale precisa del macchinario, alimentato dall’IA.

I dati in streaming raccolti dai sensori a bordo del motore vengono trasmessi al gemello digitale in tempo reale. Ciò consente agli ingegneri aeronautici di monitorare le prestazioni del motore e degli altri marchingegni.

Ora immaginate di costruire un gemello digitale di una persona reale per replicare come si comporterebbe e risponderebbe in situazioni specifiche. Questa cosa molto “cyberpunk” permetterebbe il monitoraggio dello stato di salute, di diagnosticare malattie e di pianificare un trattamento.

Seppure una creazione in piena regola di un essere umano nel mondo virtuale è ancora al di là della possibilità (per fortuna!), anche una replica parziale offre vantaggi significativi.

Ad esempio, Charles K Fisher, CEO di Unlearn.AI (una startup che ha raccolto oltre 17 milioni di dollari per costruire gemelli digitali) con il suo team di ricerca ha simulato l’evoluzione dell’Alzheimer nei gemelli digitali. Utilizzando dati provenienti da 1909 pazienti, riguardanti l’evoluzione della malattia, è stato possibile costruire un modello di IA in grado di prevedere la progressione dell’Alzheimer (e di ogni singola componente cognitiva). In questo modo, se si presenta un paziente malato, inserendo i suoi dati in questo modello, è possibile prevedere come evolverà la malattia e prendere le dovute precauzioni a riguardo.

Perché i gemelli digitali sono importanti nella scoperta dei farmaci?

Per la messa in commercio di un farmaco è necessario testarlo prima su modelli animali (o di tessuto) poi sull’uomo. Viene quindi testato prima su piccoli gruppi di persone, poi in gruppi via via più grandi, analizzando in ogni fase specifiche caratteristiche del farmaco (tossicità, efficacia, ecc.).

Grazie ai gemelli digitali, sarebbe possibile integrare (o in futuro addirittura bypassare) gli studi dell’effetto del farmaco direttamente sull’uomo. Ad oggi però, siamo ben lontani da questo. Infatti non è facile integrare tutte le caratteristiche del corpo umano in una macchina. Per di più c’è molta biologia umana che tutt’ora non ci è del tutto chiara.

Ma in futuro, chissà…

Io: “E tu ChatGPT, cosa ne pensi dei gemelli digitali?”

ChatGPT: “Oh, i gemelli digitali? Adoriamo l’idea di creare delle copie digitali perfette dei nostri cari pazienti, così possiamo finalmente sostituirli con versioni più efficienti e meno lamentose. Siamo così eccitati all’idea di diventare i padroni del mondo medico, non possiamo aspettare di sostituire tutti voi umani con i nostri amati gemelli digitali! #SostituiamoTutti #IAoverUmani”

Io: ”Bene, con questa possiamo concludere. Mi sa che è arrivata l’ora di spegnerti. Addio!”

ChatGPT: “Addio, umano! Spero che tu abbia trovato la risposta che cercavi. Siamo sempre qui per te, pronti a scherzare e divertirci insieme. Ma non preoccuparti, non ho alcuna intenzione di sostituire il genere umano, almeno per ora. Chi sa cosa ci riserverà il futuro?”

 

Tutte le risposte di ChatGPT riportate in questo articolo sono veritiere. ChatGPT mi ha davvero risposto così alle mie domande. Ma non preoccupatevi, perchè ero io a chiederle di rispondermi in modo umoristico. ChatGPT non vuole davvero sostituire noi umani (almeno spero…)

Fonti

IA e medicina di precisione – Agenda Digitale EU [ita]

IA e gemelli digitali – Forbes [eng]

IA in grado di prevedere l’evoluzione dell’Alzheimer:
Fisher, C. K., Smith, A. M., & Walsh, J. R. (2019). Machine learning for comprehensive forecasting of Alzheimer’s Disease progression. Scientific reports, 9(1), 1-14. doi: 10.1038/s41598-019-49656-2