La Svizzera lancia un progetto nazionale per la cura del cancro con l’intelligenza artificiale

L'uso dell'intelligenza artificiale nel campo della patologia digitale potrebbe migliorare l'efficacia di terapie specifiche. Keystone / Anthony Anex

Un paziente che oggi entra nel reparto di oncologia di un ospedale svizzero ha poche possibilità di imbattersi nell’intelligenza artificiale (IA). Una nuova partnership tra università, strutture sanitarie e aziende private punta a cambiare la situazione attraverso lo sviluppo di strumenti di IA per la diagnosi e il trattamento del cancro.

Il progetto, chiamato NAIPO (National AI initiative for precision oncology, in italiano “Iniziativa nazionale di IA per l’oncologia di precisione”), creerà una banca dati di cartelle cliniche e referti diagnostici, che saranno poi analizzati con modelli linguistici di grandi dimensioni (LLM).

L’iniziativa introdurrà l’IA anche in radiologia, anatomia patologica e in altri ambiti clinici. Il progetto quinquennale è finanziato con 8,25 milioni di franchi (8,92 milioni di euro) da Innosuisse, l’agenzia svizzera per l’innovazione, mentre i partner istituzionali contribuiranno con ulteriori 10 milioni di franchi. Si posiziona così come uno dei progetti di ricerca oncologica meglio finanziati attualmente in corso in Svizzera.

“Al termine del programma dovremmo essere in grado di far sì che i e le pazienti di oncologia di precisione beneficino di tutti questi sviluppi dell’IA, così da poter essere curati in modo più efficace”, spiega Olivier Michielin, direttore del Dipartimento di oncologia degli ospedali universitari di Ginevra e co-coordinatore del progetto. “L’obiettivo finale, come sempre in oncologia, è aumentare il tasso di sopravvivenza e migliorare tutti gli indicatori relativi ai benefici del trattamento”, aggiunge.

Come funzionerà l’iniziativa?

Il primo passo sarà creare un archivio centrale condiviso di dati, che includerà le cartelle cliniche e le note terapeutiche dei e delle pazienti che avranno dato il consenso. In seguito, verranno sviluppati LLM per estrarre, raccogliere e condividere informazioni, permettendo così di coordinare i trattamenti.

Un altro ramo di NAIPO si concentrerà sulla creazione di strumenti di IA per la pratica clinica, in particolare in radiologia e anatomia patologica, settori che già gestiscono dati complessi derivanti da analisi genetiche o da immagini microscopiche dei tessuti. Parallelamente, i team di ricerca esploreranno l’uso dell’IA per analizzare campioni di tumore con un dettaglio e una profondità irraggiungibile con gli strumenti attuali.

Le informazioni raccolte saranno poi trasmesse ai “Consigli molecolare del tumore”, organi medici che riuniscono specialisti e specialiste con l’obiettivo di discutere i casi e condividere opinioni su diagnosi e terapie. Esistono diversi consigli locali nei singoli ospedali e persino un consiglio nazionale, che valuta i casi di cancro più complessi tra gli oltre 50’000 che si registrano ogni anno in Svizzera.

Infine, il progetto coinvolgerà direttamente i e le pazienti attraverso un’applicazione per smartphone dedicata, in modo da tenerli costantemente informati e partecipi del proprio percorso di cura.

NAIPO segue l’iniziativa Swiss precision oncology (“oncologia di precisione svizzera”) del programma Swiss personalized health network (“rete svizzera di medicina personalizzata”). Si tratta di un progetto federale, lanciato nel 2018 e ampliato nel 2022, volto ad affiancare un archivio nazionale di dati per la ricerca clinica e una raccolta di dati all’avanguardia destinata a supportare i consigli. Oggi, molte delle persone che collaborano con Swiss Precision Oncology sono parte anche di NAIPO.

Un consiglio di IA per il tumore a Zurigo

NAIPO non è il primo tentativo di introdurre l’intelligenza artificiale nelle cliniche. Nel maggio scorso, l’Ospedale universitario di Zurigo ha annunciato la creazione di un “Consiglio dell’IA per il tumore”, che inizierà le attività a novembre.

L’interesse per l’uso dell’IA in oncologia è alimentato dal cosiddetto sequenziamento di nuova generazione, una tecnologia sviluppata negli ultimi decenni che analizza il DNA delle cellule tumorali. Questo processo produce una quantità enorme di informazioni dettagliate, che richiedono strumenti di analisi avanzata.

“Tutti gli ospedali universitari svizzeri hanno introdotto il sequenziamento di nuova generazione circa dieci anni fa”, spiega Andreas Wicki, vicepresidente del Dipartimento di oncologia ed ematologia dell’Ospedale universitario di Zurigo. “Abbiamo avuto a disposizione per la prima volta più dati di quanti ne avessimo mai avuti”, afferma.

>> Per saperne di più sulle opportunità e sui rischi dell’IA nel trattamento medico:

Molti tipi di cellule tumorali presentano mutazioni del DNA. Identificare quale mutazione sia avvenuta può essere cruciale per classificare il tumore e scegliere le terapie adeguate. Sia il Consiglio dell’IA per il tumore che NAIPO intendono utilizzare l’intelligenza artificiale per individuare schemi e correlazioni che potrebbero altrimenti sfuggire, fornendo poi tali informazioni al personale medico.

“Se c’è un paziente in una situazione relativamente standard, si possono usare questi strumenti per decidere tra terapie equivalenti”, spiega Wicki. I sistemi di IA potrebbero anche raccomandare l’inserimento di pazienti in studi clinici sperimentali o confrontare tra loro casi simili all’interno della rete di ospedali per proporre i piani terapeutici più appropriati.

L’IA nell’anatomia patologica digitale

Ci sono grandi aspettative per l’IA anche nel campo della patologia digitale, che funziona in modo simile al sequenziamento di nuova generazione.

Entrambi partono da una biopsia, ma si concentrano su aspetti diversi. Il sequenziamento di nuova generazione analizza il DNA per identificare le alterazioni genetiche nelle cellule tumorali, mentre la patologia digitale studia il tessuto stesso: i vetrini del microscopio vengono trasformati in immagini digitali, evidenziando come sono disposte le cellule, che aspetto hanno e come reagiscono a colorazioni specifiche – coloranti o reagenti chimici che rendono più visibili alcune parti delle cellule.

Insieme, i due approcci forniscono un quadro più completo del tumore, sia al suo interno (i geni) che all’esterno (la struttura del tessuto).

A Ginevra, il gruppo di Olivier Michielin sta sviluppando algoritmi di IA per prevedere l’efficacia di terapie specifiche. Se, per esempio, l’algoritmo indica che un o una paziente ha una probabilità molto bassa di trarre beneficio dall’immunoterapia, gli oncologi e le oncologhe potrebbero dare meno priorità a quell’opzione e orientarsi verso un’altra strategia.

“È un elemento in più da considerare in un sistema decisionale multidimensionale per stabilire come trattare il paziente”, afferma Michielin.

L’algoritmo è stato addestrato su dati provenienti da circa 100 pazienti ed è attualmente in fase di validazione su all’incirca 500 casi. La validazione è retrospettiva: i ricercatori e le ricercatrici analizzano campioni di pazienti già trattati e confrontano le previsioni dell’IA con i risultati reali, per verificare l’accuratezza e l’affidabilità del sistema.

L’azienda farmaceutica Roche, uno dei principali partner privati di NAIPO e collaboratore dell’Ospedale universitario di Zurigo, ha sviluppato una serie di strumenti basati sull’IA per supportare i patologi e le patologhe nella diagnosi del cancro.

Per esempio, un gruppo di ricerca del Brasile ha dichiarato di aver ridotto il tempo necessario per diagnosticare il tumore al seno da un’ora a trenta secondi utilizzando strumenti di IA di Roche. Uno studio condotto in Spagna ha invece rilevato che la diagnosi basata su IA può ridurre il tempo che intercorre tra l’arrivo del campione di una biopsia in laboratorio e la consegna della diagnosi finale al personale medico e al o alla paziente.

Con i metodi tradizionali la media era di circa 10,5 giorni, mentre con le tecniche di patologia digitale è scesa a meno di sette giorni. Il carico di lavoro nei reparti di patologia si è ridotto di quasi un terzo e, nei mesi di punta, di oltre la metà.

L’attenzione internazionale sull’IA nella cura del cancro

L’impiego dell’intelligenza artificiale in oncologia sta attirando molta attenzione anche a livello internazionale.

La European society for medical oncology (“Società europea di oncologia medica”, ESMO), un’associazione professionale con oltre 30’000 membri che rappresentano la maggior parte degli oncologi e delle oncologhe europei, organizzerà a novembre a Berlino una conferenza interamente dedicata al tema. “Quando abbiamo iniziato a parlarne, pensavamo che avremmo avuto forse 150 partecipanti. Presto ci siamo resi conto che è un argomento molto sentito e ora la sede accoglierà oltre un migliaio di persone”, spiega l’oncologo Rudolf Fehrmann del Centro medico universitario di Groningen, uno degli organizzatori.

NAIPO non sarà nel programma quest’anno per ragioni di tempistica, ma “avrà sicuramente risultati da presentare nelle prossime edizioni”, afferma Michielin.

Anche altri Paesi europei stanno investendo risorse per collegare l’oncologia all’intelligenza artificiale. In Francia, un consorzio guidato dall’azienda privata Owkin e dall’ospedale oncologico Gustave Roussy ha lanciato nel 2023 il progetto PortrAIt, finanziato dall’Unione Europea per 30,6 milioni di franchi, con l’obiettivo dichiarato di fare del Paese un leader mondiale nella diagnostica oncologica basata sull’IA.

Nei primi due anni, il consorzio ha sviluppato strumenti diagnostici di IA che ora sono utilizzati nei laboratori di tutto il Paese. Il progetto europeo EUCAIM (European Federation for Cancer Images, “Federazione europea per le immagini del cancro”), finanziato anch’esso dall’ Unione Europea, sta costruendo un’infrastruttura digitale paneuropea per l’imaging oncologico, collegando 76 partner per condividere e analizzare immagini mediche anonimizzate a supporto della medicina di precisione.

La piattaforma di EUCAIM raccoglie, cura e condivide dati di imaging oncologico per favorire lo sviluppo di strumenti diagnostici e predittivi più intelligenti. Attiva dal 2023 al 2027, dispone di un budget complessivo di circa 17,5 milioni di franchi. Nel Regno Unito, il sistema sanitario nazionale (NHS) sta lanciando la nuova piattaforma cloud AIR-SP (AI Research screening platform, “Piattaforma di ricerca per lo screening IA”) per introdurre strumenti di IA su larga scala nei programmi di screening nazionali, incluso quello per il tumore al seno.

L’iniziativa, del valore di 6,4 milioni di franchi, punta ad accelerare l’implementazione, ridurre i costi e le barriere logistiche, e consentire a diversi enti NHS di valutare gli stessi algoritmi di IA in modo coordinato su tutto il territorio.

Anche se oggi la presenza dell’intelligenza artificiale in oncologia resta ancora limitata, la situazione sta cambiando rapidamente. I ricercatori e le ricercatrici sperano che NAIPO rappresenti un ulteriore passo verso migliori risultati per i e le pazienti in Svizzera e oltre.

A cura di Gabe Bullard