Swiss Mirror – La scoperta dei farmaci diventa sempre più tech

L’innovazione tecnologica si fonde con la consolidata competenza farmaceutica della Svizzera. Un connubio che si celebra grazie ai ricercatori del Politecnico Federale di Zurigo, che hanno sviluppato, insieme a Roche Pharma Research and Early Development, un’Intelligenza Artificiale in grado di accelerare lo sviluppo di nuovi farmaci e di ottimizzare quelli già esistenti.

I risultati più recenti sono chiari: le capacità predittive del sistema sono state testate su molecole di farmaci già conosciuti, e le previsioni si sono rivelate corrette in cinque casi su sei. In sostanza, grazie all’IA del Politecnico di Zurigo, è possibile sviluppare nuovi principi attivi e determinare le condizioni ottimali affinché le reazioni chimiche richieste abbiano maggior probabilità di successo.

Ad oggi, per produrre nuovi farmaci e principi attivi è necessario seguire un lungo iter sperimentale fatto di ipotesi, tentativi ed errori. Parliamo di un processo che richiede tempo ed elevate risorse, con il rischio di non arrivare ai risultati sperati.

«Il nostro metodo può ridurre notevolmente il numero di esperimenti di laboratorio necessari». Lo ha spiegato, a innovando.it, Kenneth Atz, dottorando presso l’Istituto di scienze farmaceutiche del Politecnico di Zurigo che, insieme al professor Gisbert Schneider, ha contribuito a sviluppare il modello di IA. Il sistema è stato testato per la sintesi di nuovi farmaci con la reazione chimica della borilazione, ovvero una reazione già nota e utilizzata per la produzione di nuovi principi attivi. Ma questo metodo presenta alcune criticità, che i ricercatori hanno gestito in maniera ottimale.

«Sebbene la borilazione abbia un grande potenziale, la reazione è difficile da controllare in laboratorio – ha spiegato Atz – Ecco perché la nostra ricerca approfondita nella letteratura mondiale ha portato alla luce solo poco più di 1.700 articoli scientifici sull’argomento». Al fine di garantire l’elevata qualità dei dati per sviluppare il modello di AI, il team ha ristretto le fonti ai 38 documenti ritenuti più strategici, che descrivono un totale di 1.380 reazioni di borilazione.

Ma i ricercatori non si sono fermati alla letteratura scientifica. Infatti, hanno poi integrato anche le valutazioni di 1.000 reazioni effettuate in un laboratorio automatizzato, gestito dal Dipartimento di Ricerca di Chimica Medicinale di Roche, che permette di eseguire e analizzare reazioni chimiche sulla scala del milligrammo. «La combinazione dell’automazione di laboratorio con l’Intelligenza Artificiale ha un enorme potenziale», ha detto David Nippa, dottorando di Roche. Sottolineando che «può aumentare notevolmente l’efficienza nella sintesi chimica e migliorarne allo stesso tempo la sostenibilità».

I test hanno poi mostrato una dinamica particolarmente interessante. Ovvero un miglioramento delle previsioni dell’IA quando il modello ha avuto accesso alle informazioni 3D sulle molecole di partenza, anziché soltanto alla loro formula chimica; «Sembra che il modello sviluppi una sorta di comprensione chimica tridimensionale», ha commentato Atz.

Tutto il lavoro e i risultati ottenuti sono stati possibili grazie alle peculiarità dell’ecosistema svizzero, che tra i suoi punti cardine ha la valorizzazione del rapporto tra ricerca accademica e aziende. Non è un caso che Atz, oltre a essere dottorando del Politecnico, ora lavori come AI scientist nel campo della chimica farmaceutica presso Roche.

Secondo Grand View Research, il mercato globale dell’Intelligenza Artificiale applicata alla scoperta di farmaci valeva 1,1 miliardi di dollari nel 2022. E, stando alle stime, dovrebbe espandersi a un tasso di crescita annuale (CAGR) del 29,6% dal 2023 al 2030. Nel report si legge che «la crescente domanda di scoperta e sviluppo di nuove terapie farmacologiche e l’aumento delle capacità produttive dell’industria delle scienze biologiche stanno spingendo la richiesta di soluzioni basate sull’IA nei processi di scoperta dei farmaci». Inoltre, il settore è stimolato dall’aumento di partenariati pubblico-privati.

La Svizzera punta a giocare un ruolo da leader in questo mercato. Basti pensare che ospita università e istituti di ricerca invidiati in tutto il mondo nel settore IA, tra cui i politecnici federali di Zurigo e di Losanna, l’IDSIA a Lugano, l’IDIAP a Martigny e svariate università cantonali. E mettendo questo ecosistema al servizio dell’innovazione farmaceutica si aprono nuove frontiere, inimmaginabili fino a qualche tempo fa.