Creare un gemello digitale dei polmoni capace di riprodurre virtualmente l’evoluzione del tumore al polmone, prevederne la crescita e aiutare i medici a scegliere terapie sempre più personalizzate. È l’obiettivo del progetto LUMINA, acronimo di Lung Modeling and Intelligence for Advanced Care: A Digital Twin Approach to Lung Cancer Diagnosis and Treatment. Il progetto punta a realizzare modelli digitali specifici per ciascun paziente, costruiti sulla base della storia clinica individuale e capaci di rappresentare nel tempo le dinamiche della malattia. L’obiettivo è rendere possibile una forma più avanzata di diagnosi predittiva, affiancando alle informazioni già disponibili strumenti in grado di anticipare l’evoluzione del tumore e la possibile risposta ai trattamenti. LUMINA integrerà tecniche di intelligenza artificiale generativa con le conoscenze mediche già disponibili nella cura del carcinoma polmonare, cercando di trasformare un modello ancora prevalentemente sperimentale in una tecnologia potenzialmente utilizzabile, in futuro, nella pratica clinica.
Dalla TAC alle cartelle cliniche: l’IA analizzerà l’intera storia del paziente
Uno degli elementi centrali del progetto è la possibilità di analizzare dati longitudinali, cioè informazioni raccolte sullo stesso paziente in momenti differenti. Il personale clinico potrà utilizzare le analisi prodotte da LUMINA combinando dati di imaging e informazioni cliniche, con l’obiettivo di assumere decisioni terapeutiche più proattive, personalizzate e guidate dai dati. Anche i pazienti, secondo il progetto, potranno avere accesso al proprio gemello digitale, aumentando così la trasparenza rispetto all’evoluzione della malattia e al percorso terapeutico intrapreso. Alla base di LUMINA vi sarà un’architettura di intelligenza artificiale basata sull’attenzione, progettata per mettere in relazione informazioni differenti raccolte nel corso del tempo. Il sistema analizzerà scansioni TAC, cartelle cliniche elettroniche, risultati di laboratorio e cronologia dei trattamenti, costruendo un modello capace di rappresentare sia la crescita tumorale sia la risposta individuale alle terapie. L’obiettivo è colmare alcune delle principali lacune conoscitive che ancora caratterizzano il trattamento del tumore al polmone, soprattutto nei casi in cui le informazioni disponibili non consentono di applicare direttamente percorsi terapeutici standardizzati.
Tumore al polmone, la sfida della diagnosi precoce e predittiva
Uno dei problemi principali nella gestione del tumore al polmone resta la diagnosi tardiva. Individuare in anticipo l’evoluzione della malattia può essere particolarmente complesso, soprattutto nei pazienti che non presentano i tradizionali fattori di rischio e nei casi in cui lo screening attraverso la TAC non mostra segnali chiari della presenza di un tumore. Anche la scelta della terapia può diventare difficile quando il quadro clinico presenta caratteristiche rare o condizioni che non rientrano nelle normali linee guida per la selezione dei trattamenti. LUMINA nasce proprio per affrontare queste situazioni. Modellando l’evoluzione della patologia nel corso del tempo, il progetto punta a generare previsioni utilizzabili dai medici nella programmazione dei controlli successivi e nella definizione delle strategie terapeutiche. In questa prospettiva, il gemello digitale non sarebbe quindi una semplice rappresentazione virtuale del paziente, ma uno strumento dinamico capace di evolvere insieme ai dati clinici e di fornire indicazioni predittive specifiche.
Un database iniziale di circa 4.000 pazienti in Europa e Corea del Sud
Un elemento fondamentale del progetto è il ricorso a dati provenienti dal mondo reale. LUMINA partirà infatti da un nucleo di informazioni relativo a circa 4.000 pazienti, provenienti da ospedali situati in Danimarca, Italia, Polonia e Corea del Sud. La dimensione del database è destinata ad aumentare nel corso delle successive fasi di sviluppo. Il progetto prevede infatti di ampliare il dataset fino a superare i 10.000 pazienti, utilizzando diversi strumenti, compresa la generazione di dati sintetici. La crescita della base informativa sarà funzionale allo sviluppo e alla valutazione dei modelli di intelligenza artificiale, con l’obiettivo di migliorarne progressivamente la capacità di rappresentare scenari clinici differenti.
Dalla ricerca alla pratica clinica: un percorso che potrebbe richiedere 10-15 anni
Il consorzio che lavora a LUMINA punta ad andare oltre la semplice dimostrazione iniziale della fattibilità tecnologica. L’obiettivo dichiarato è costruire le fondamenta scientifiche e tecnologiche necessarie affinché l’innovazione possa, nel lungo periodo, entrare realmente nei percorsi di cura oncologica. La prospettiva resta necessariamente di lungo periodo. La professoressa Izabela Ewa Nielsen, coordinatrice del progetto e portfolio manager dell’Università di Aalborg, chiarisce infatti che l’attuale finanziamento rappresenta soltanto la prima fase di un percorso molto più ampio. “Il finanziamento che abbiamo appena ricevuto è solo il primo di diversi passi verso una soluzione che, se i progressi proseguiranno con successo, potrebbe essere implementata e migliorare significativamente il trattamento del tumore al polmone nell’arco di 10–15 anni”, afferma la professoressa Izabela Ewa Nielsen, coordinatrice del progetto e portfolio manager dell’Università di Aalborg.
Il ruolo del Politecnico di Milano nel progetto LUMINA
Una parte importante del progetto sarà affidata al Politecnico di Milano, che concentrerà il proprio lavoro sulla valutazione delle condizioni necessarie affinché i progressi tecnologici sviluppati da LUMINA possano produrre un valore concreto all’interno dei sistemi sanitari. Il contributo dell’ateneo milanese si fonda sull’esperienza maturata nella ricerca relativa alla salute digitale, alle tecnologie mediche e ai progetti europei interdisciplinari. In particolare, il Value-Based Innovation in Health Care Group analizzerà le condizioni attraverso le quali l’innovazione tecnologica potrà trasformarsi in una soluzione concretamente utilizzabile nei percorsi assistenziali. Attraverso strumenti di Health Technology Assessment, il gruppo valuterà l’utilità e l’efficacia clinica delle tecnologie sviluppate, ma anche la sostenibilità economica, le implicazioni organizzative e la sostenibilità nel lungo periodo. Saranno inoltre affrontati gli aspetti etici, le questioni di governance e le dimensioni di policy considerate necessarie per garantire un’adozione trasparente, affidabile e responsabile.
Lettieri: “dalla performance tecnica a una soluzione realmente utilizzabile”
Il punto centrale, secondo il gruppo del Politecnico di Milano, sarà evitare che l’innovazione rimanga confinata alla sola capacità tecnica del sistema. L’obiettivo è stabilire fin dalle prime fasi dello sviluppo quali evidenze saranno necessarie per dimostrare che LUMINA possa effettivamente produrre benefici per pazienti, professionisti sanitari, organizzazioni e società. “Per un’innovazione come LUMINA, la performance tecnica è solo l’inizio. Lavoriamo con i partner per definire, fin dall’inizio, le prove necessarie a dimostrare il valore per i pazienti, il personale clinico, le organizzazioni sanitarie e la società. Integrando la Value-Based Health Care e l’Health Technology Assessment nel processo di sviluppo, contribuiamo a trasformare tecnologie promettenti in soluzioni clinicamente significative, economicamente sostenibili e pronte per essere adottate nei reali percorsi di cura”, afferma Emanuele Lettieri del Politecnico di Milano, coordinatore del Work Package Dissemination, Exploitation, IP and Communication. Il lavoro sull’innovazione sarà quindi strettamente collegato alla valutazione del suo possibile inserimento nella realtà sanitaria, considerando non soltanto l’efficacia tecnologica ma anche costi, organizzazione, sostenibilità e impatto complessivo.
Etica, governance e organizzazione sanitaria al centro dello sviluppo
L’introduzione di sistemi basati sull’intelligenza artificiale in oncologia richiede infatti una valutazione che vada oltre la precisione degli algoritmi. La gestione dei dati, il coinvolgimento dei pazienti, la trasparenza delle decisioni, la responsabilità clinica e l’organizzazione dei sistemi sanitari rappresentano elementi centrali per qualsiasi futura applicazione. Proprio per questo il progetto coinvolgerà non soltanto ricercatori e sviluppatori, ma anche medici, dirigenti sanitari, Enti di controllo e rappresentanti dei pazienti. “Il compito del nostro gruppo è fare in modo che l’innovazione migliori la vita delle persone e rafforzi l’ecosistema europeo delle scienze della vita. In LUMINA, lavoreremo al fianco di medici, dirigenti sanitari, Enti di controllo e rappresentanti dei pazienti per prevedere le condizioni organizzative, etiche e di policy necessarie a un’adozione responsabile. È così che aiutiamo gli innovatori, pubblici e privati, a passare da un’idea convincente a una soluzione affidabile con un impatto misurabile”, afferma Maria Pinelli, ricercatrice del Politecnico di Milano e co-coordinatrice del Work Package Dissemination, Exploitation, IP and Communication.
Gemelli digitali e medicina personalizzata, la nuova frontiera nella cura del tumore al polmone
LUMINA si inserisce così nel più ampio sviluppo della medicina personalizzata, in cui i dati del singolo paziente vengono utilizzati per costruire modelli sempre più specifici invece di affidarsi esclusivamente a parametri medi ricavati da grandi popolazioni. Nel caso del tumore al polmone, la possibilità di osservare attraverso un modello digitale l’evoluzione della malattia e di valutare la risposta individuale alle terapie potrebbe rappresentare, qualora la ricerca raggiungesse gli obiettivi previsti, uno strumento per migliorare sia il monitoraggio sia la scelta dei trattamenti. Il percorso rimane però legato a una lunga fase di sviluppo, validazione e valutazione clinica. Il progetto nasce infatti con una prospettiva esplicitamente pluriennale e con l’obiettivo di costruire gradualmente le evidenze scientifiche, tecnologiche, economiche e organizzative necessarie per trasformare i gemelli digitali dei polmoni da modello di ricerca a possibile strumento della medicina oncologica del futuro.
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