Così l'intelligenza artificiale migliora la qualità dei vaccini

Durante il mio dottorato di ricerca in Germania, il mio obiettivo era caratterizzare la forma di un pezzettino del genoma di un virus a Rna, per capire come potesse funzionare. Gli Rna, infatti, oltre ad avere sequenze diverse, al variare di queste possono assumere strutture tridimensionali le più diverse; queste strutture, a loro volta, proprio come la forma di un nostro attrezzo, determinano la funzione degli Rna in aggiunta alla loro sequenza. Specifiche forme tridimensionali di Rna sono in grado di legarsi a ben determinate proteine, e questo legame è l’interruttore attraverso il quale le cellule possono accendere o spegnere diverse funzioni loro tipiche. Ancora, specifiche strutture tridimensionali possono rendere più resistente alla degradazione una molecola di Rna, così come, fra le funzioni che possono modulare, possono rendere più o meno facile al macchinario cellulare il leggere il messaggio codificato nella sequenza di Rna, portando quindi ad una maggiore o minore produzione di una proteina, secondo il bisogno. Proprio come, per adattamento darwiniano, la struttura del piccolo Rna virale che io studiavo è perfetta per svolgere certe sue determinate funzioni, così è possibile immaginare che, se si vuole che un certo Rna prodotto dall’uomo eserciti al meglio le sue, la sua struttura può essere ingegnerizzata, disegnandolo in modo tale che, pur mantenendo fissata la proteina codificata dalla sequenza di Rna, le funzioni desiderate siano ottimizzate. Pensiamo, ad esempio, ai vaccini a Rna: fra le migliorie desiderate, rispetto a quelli attuali, vi è certamente una migliorata stabilità e, se possibile, una maggiore efficienza nel produrre l’antigene da essi codificato, come ad esempio la proteina Spike nel caso dei vaccini contro Sars-CoV-2.

Ebbene, i ricercatori sono appena riusciti a dimostrare come un’intelligenza artificiale sia in grado di progettare un vaccino a Rna che ha proprio le caratteristiche appena elencate: una maggiore stabilità e anche una maggiore efficienza nell’indurre la produzione dell’antigene voluto, il tutto grazie all’ottimizzazione della sequenza in modo che l’mRna che continui a codificare per Spike di Sars-CoV-2, ma assuma una struttura tridimensionale che conferisce le proprietà desiderate. Già un anno fa si era dimostrato che l’ottimizzazione della struttura degli Rna vaccinali, a parità di antigene codificato, era ottenibile attraverso l’introduzione di particolari “forme” negli Rna stessi; adesso, i laboratori californiani dell’azienda cinese Baidu Research hanno creato il software LinearDesign che, utilizzando l’approccio linguistico tipico delle AI generative come ChatGPT, progetta sequenze di mRna con forme più complesse e intricate rispetto a quelle utilizzate negli attuali vaccini. Poiché è noto che certe particolari forme aumentano la stabilità delle molecole di Rna, i ricercatori hanno vincolato il software a produrre quel tipo di forme, e hanno così ottenuto dei vaccini con una stabilità del prodotto finale molto accresciuta rispetto ai vaccini contro Sars-CoV-2 di prima generazione, che, come tutti ricorderanno, devono essere trasportati a temperature molto basse.

Il nuovo disegno, ottenuto in 11 minuti a partire dalla sequenza dei vaccini esistenti, è risultato inoltre indurre in topo una quantità di anticorpi specifici mediamente superiore di 128 volte rispetto ai prodotti originari. Del resto, sebbene le ricerche e la dimostrazione in vitro e in vivo del funzionamento di questo tipo di prodotti ottimizzati siano state pubblicate solo adesso, già a dicembre un primo vaccino contro Covid-19 di questa nuova generazione è stato autorizzato in Laos. Dal punto di vista della sicurezza, è interessante notare come, sebbene i dati valutati dal Laos non siano disponibili, almeno uno studio clinico di fase I per uno di questi prodotti è stato già pubblicato, sicché abbiamo almeno un secondo esempio in cui uno di questi prodotti a struttura ottimizzata, trasportati dalla cellule e dai topi all’uomo, non abbia dimostrato invalicabili problemi di tossicità ed effetti collaterali. La tecnologia dei vaccini a Rna – e, in generale, degli Rna terapeutici – continua quindi ad avanzare veloce, e gli studi continuano a mostrare vie di ulteriore miglioramento; vi è quindi una fondata speranza che molti problemi clinici, sin qui più difficilmente o per nulla trattabili, possano essere affrontati parlando al nostro corpo nella sua stessa lingua – quella del codice genetico.