Dalla genetica umana alle più avanzate tecniche di analisi delle immagini diagnostiche, anche basate su intelligenza artificiale: sono questi i due principali ambiti di ricerca su cui si è concentrata negli ultimi quattro anni l’attività dell’Istituto di Ricerche Farmacologiche Mario Negri IRCCS nel quadro del progetto europeo ANTHEM (AdvaNced Technologies for Human centrEd Medicine), di cui è partner. In particolare, i ricercatori hanno lavorato da un lato per identificare le varianti genetiche responsabili di malattie rare ancora senza diagnosi in pazienti pediatrici e adulti; dall’altro per sviluppare tecniche innovative di acquisizione e analisi delle immagini mediche, utili a individuare indicatori per valutare l’efficacia di nuovi farmaci e migliorare gli standard di cura in ambito renale, polmonare e cerebrale.
A pochi mesi dalla conclusione del progetto, prevista per novembre 2026, l’Istituto ha tracciato un bilancio di queste attività in occasione del convegno “Personalized medicine and digital health: achievements for rare disease patients”, ospitato nella sede di Bergamo all’interno del Kilometro Rosso. Protagonisti dell’incontro i giovani ricercatori che si sono occupati delle diverse linee progettuali, e che hanno illustrato i risultati raggiunti.
Genetica umana: verso diagnosi più precise nelle malattie rare
Il laboratorio di Genetica Umana, diretto dalla dott.ssa Marina Noris, ha ottenuto risultati rilevanti che rappresentano una base solida per sviluppi futuri. Grazie alle tecnologie acquisite con il progetto ANTHEM, è stato possibile completare il sequenziamento genetico avanzato in tutti i pazienti affetti da malattie rare senza una diagnosi riferiti al centro – 30 persone in totale – raggiungendo una diagnosi molecolare in circa il 50% dei casi. Un risultato in linea con i migliori dati riportati in letteratura. Per i restanti pazienti senza una diagnosi definitiva, sono stati sviluppati modelli cellulari specifici a partire da biopsie cutanee. È stata inoltre messa a punto una procedura standard per estrarre RNA di alta qualità, un passaggio fondamentale che permette di interpretare meglio le varianti genetiche e di studiarne le alterazioni.
Nell’ambito del progetto è stata infine acquisita e resa operativa una piattaforma di spatial transcriptomics, una tecnologia fondamentale, che permette di collegare il dato molecolare alla sua precisa localizzazione cellulare e istologica, e che ora è pronta per applicazioni su tessuto renale.
Imaging e intelligenza artificiale: nuovi strumenti per la ricerca e la clinica
ll laboratorio di Medical Imaging, diretto dalla dott.ssa Anna Caroli, in collaborazione con l’Università degli Studi di Bergamo e l’Università degli Studi di Milano-Bicocca, ha fornito un supporto trasversale ai diversi progetti pilota di ANTHEM nella gestione, modellazione e analisi integrata di dati clinici, genetici e di imaging.
Sono stati inoltre sviluppati diversi metodi per l’analisi automatica di immagini diagnostiche – renali, toraciche e cerebrali – utilizzando sia metodi tradizionali sia approcci basati sull’intelligenza artificiale. Tra i risultati principali, lo sviluppo di una procedura (pipeline) avanzata per l’elaborazione di immagini precliniche, in grado di segmentare automaticamente reni e cisti e di quantificare il numero di cisti renali e di ottenere così indicatori quantitativi fondamentali per valutare l’efficacia di terapie innovative per la cura delle malattie renali.
Questi strumenti sono già disponibili (o lo saranno a breve) su GitHub, una piattaforma per lo sviluppo di progetti open source, favorendone la diffusione e l’utilizzo nella comunità scientifica. Parte delle apparecchiature utilizzate per queste ricerche, per un valore di circa due milioni di euro, è stata acquistata dall’Università di Bergamo con i fondi ANTHEM ed è attualmente in utilizzo presso le due sedi di Ranica e Bergamo dell’Istituto Mario Negri.
«Lo studio delle malattie rare è una priorità di sanità pubblica, perché tutti gli ammalati hanno il diritto di avere lo stesso tipo di trattamento, e questo è particolarmente importante per chi soffre di malattie che non hanno ancora una diagnosi – commenta Ariela Benigni, Segretario Scientifico dell’Istituto Mario Negri e responsabile delle ricerche di Bergamo e Ranica. – Grazie al progetto ANTHEM, abbiamo la possibilità di avvicinarci sempre più a identificare queste malattie, mettendo insieme le conoscenze tradizionali e le tecnologie più sofisticate, tra cui l’intelligenza artificiale. Questi strumenti non sostituiscono i medici, ma integrano le loro capacità e le loro competenze, portandole a un livello di sofisticazione che si avvicina sempre di più alla verità. Ed è molto significativo che grazie ad ANTHEM siamo riusciti ad inserire in questo progetto anche diversi giovani ricercatori, supportando per questi anni il loro lavoro e favorendone la crescita e la formazione in ambito scientifico».
«La collaborazione con un istituto come il Mario Negri, riconosciuto in tutto il mondo per il rigore e la qualità delle sue ricerche, rappresenta per ANTHEM un valore prezioso – dichiara Stefano Paleari, Presidente di Fondazione ANTHEM -. La genetica e lo studio delle malattie rare sono terreni in cui la nostra missione si esprime pienamente. Nei diversi progetti che ci vedono coinvolti abbiamo messo a disposizione macchinari di ultima generazione la cui tecnologia avanzata può dare un contributo significativo per il benessere dei pazienti, aiutando a dare un nome alla loro malattia, ad introdurre terapie più efficaci, a migliorare la qualità della loro vita. Ma la tecnologia, da sola, non basta. Collaborazioni come quella tra ANTHEM e Istituto Mario Negri sono in grado di generare un impatto concreto perché si fondano sulle alte competenze dei tanti ricercatori coinvolti e su una programmazione condivisa che permette di costruire un ponte reale tra ricerca e bisogni delle persone».
«Sono molto grato al Professor Paleari e a Fondazione ANTHEM per aver dato vita a questo importante network che ha favorito una collaborazione concreta tra istituzioni e ricercatori con tecnologie d’avanguardia – commenta Giuseppe Remuzzi, Direttore dell’Istituto Mario Negri –. Un modello che rafforza la ricerca nell’ambito delle malattie rare e accelera lo sviluppo di una medicina sempre più in grado di rispondere ai bisogni degli ammalati».